32 Prinsip kerja dari alat evaporator vakum adalah sebagai berikut.
Cairan yang akan dipekatkan dimasukkan ke dalam wadah stainless steel berbentuk bejana besar dengan kapasitas ± 40 liter yang dibawahnya
terdapat ruang pemanas yang terdapat heater dan air. Pindah panas terjadi secara konveksi, uap air yang dihasilkan oleh heater akan merambat ke
wadah bejana stainless steel sehingga menyebabkan suhu cairan yang dimasukkan meningkat dan terjadi penguapan. Uap dari cairan tersebut
menuju kondensor dan dikondensasikan oleh air pendingin dan dipindahkan ke dalam bejana lain. Sehingga semakin, lama kandungan air
yang terdapat di dalam cairan tersebut semakin berkurang. Perlengkapan lain yang digunakan untuk mengontrol operasi alat
ini adalah termometer untuk mengukur suhu bahan dan termometer untuk mengukur suhu jaket uap dan vacuum gauge yang digunakan pada awal
proses untuk membaca tekanan vakum dan selama proses untuk membaca tekanan uap dalam evaporator.
F. KONSENTRAT
Pekatan konsentrat adalah sari buah atau ekstrak bahan pangan yang dipekatkan dengan cara vakum atau cara lainnya hingga mencapai kosistensi
seperti sirup kental Cruess, 1958 dikutip Firmansyah, 2003. Konsentrat merupakan cairan kental yang diperoleh melalui proses penguapan pada
tekanan vakum, pada suhu rendah sehingga kerusakan-kerusakan kimiawi selama proses dapat dihindarkan. Produk konsentrat ini biasanya dikentalkan
sampai mencapai 43-60 Brix Takiyah et al., 1992.
Berdasarkan kandungan padatannya Demeczky et al. 1981 membagi konsentrat menjadi tiga golongan yaitu :
1. Semi konsentrat, dengan padatan antara 24-25
2. Konsentrat, dengan padatan antara 25-68
3. Super konsentrat, dengan padatan diatas 70
Thijssen 1974 dikutip Firmansyah 2003, menyatakan bahwa kondisi yang perlu dijaga untuk memperoleh konsentrat bermutu tinggi antara
33 lain adalah suhu proses yang rendah dan waktu kontak yang pendek
khususnya pada suhu tinggi. Pada dasarnya dalam pembuatan konsentrat diusahakan tidak menghilangkan karakteristik hasil ekstraknya. Pada proses
pemindahan air dari ekstrak diusahakan komponen volatil tidak ikut terbawa atau hilang. Beberapa metoda yang dapat digunakan antara lain evaporasi
vakum, freeze concentration, continuous freeze concentration Heat dan Reineccius, 1986.
G. PENGERINGAN TEH HIJAU INSTAN
Pengeringan atau dehidrasi merupakan proses pengeluaran air dari bahan hasil pertanian atau bahan pangan. Pengertian pengeringan dan
dehidrasi sebenarnya dapat dibedakan berdasarkan tingkat kadar air bahan yang dikeringkan. Pengeringan didefinisikan sebagai suatu metoda untuk
mengeluarkan atau menghilangkan sebagian air dari suatu bahan dengan menggunakan energi panas, sehingga tingkat kadar air kesetimbangan dengan
kondisi udara atmosfir normal atau tingkat kadar air yang setara dengan nilai aktifitas air Aw yang aman dari kerusakan mikrobiologi, enzimatis, atau
kimiawi. Sedangkan dehidrasi adalah proses mengeluarkan atau menghilangkan air dengan menggunakan energi panas hingga tingkat kadar air
yang sangat rendah mendekati ”bone dry”. Bone dry adalah suatu keadaan dimana seluruh air pada bahan telah dikeluarkan hingga kadar air bahan
tersebut adalah nol Wirakartakusumah, 1989. Pengeringan bahan berbentuk cair dapat dilakukan dengan menggunakan freeze drying, spray drying atau
vacuum drying j. Werkhoven, 1974.
1. Pengeringan Semprot Spray drying
Alat pengeringan tipe semprot spray dryer digunakan untuk mengeringkan suatu larutan, campuran atau produk cair lainnya menjadi
bentuk powder pada kadar air mendekati kesetimbangan dengan kondisi udara pada tempat produk keluar. Selain digunakan untuk mengeringkan
bahan pangan juga digunakan untuk mengeringkan bahan kimia dan
34 produk farmasi. Kopi instan, teh instan dan susu bubuk umumnya
dikeringkan dengan spray dryer. Menurut Wirakartakusumah 1992, spray dryer atau pengering
semprot digunakan untuk menghasilkan tepung dari suspensi cairan. Seperti proses pengeringan lainnya, prinsip pengeringan semprot cukup
sederhana. Cairan disemprotkan ke dalam aliran gas panas, air dalam tetesan droplet menguap dengan cepat meninggalkan tepung kering.
Tepung dipisahkan dari udara yang mengangkutnya dengan menggunakan separator atau kolektor tepung. Walaupun suhu udara masuk ruang
pengering sangat tinggi, kecepatan penguapan yang tinggi menyebabkan pendinginan yang berarti, sehingga dapat menghindarkan bahan dari
pemanasan yang berlebihan, bahkan tidak ada kontak bahan basah maupun produk kering dengan medium yang panas sekali.
Aliran uap air dari bahan akan menghambat difusi oksigen ke dalam bahan sehingga oksidasi yang terjadi selama pengeringan sedikit
sekali. Selain fan pompa udara pemanas dan pengumpan, ada tiga komponen penting dari pengering semprot, yaitu atomizer, ruang
pengering dan sistem pemisah atau pengumpul produk kering. Keuntungan bahan yang dikeringkan dengan menggunakan pengering semprot yaitu
akan memperkecil kerusakan bahan pangan akibat pemanasan terutama untuk bahan-bahan yang sensitif terhadap panas.
Waktu kontak antara droplet bahan dengan udara panas dalam ruangan pengering berlangsung singkat, hanya beberapa detik sehingga
sedikit sekali kemungkinan nutrisi terdegradasi karena panas Master, 1979. Kelebihan dari pengering semprot dibandingkan jenis alat
pengering lainnya yaitu : 1 produk akan menjadi kering tanpa bersentuhan langsung dengan permukaan logam panas, 2 suhu produk
rendah meskipun suhu udara pengering yang digunakan cukup tinggi, 3 penguapan air terjadi pada permukaan yang sangat luas sehingga waktu
yang dibutuhkan untuk pengeringan hanya beberapa detik saja, dan 4 produk akhir yang dihasilkan berbentuk bubuk yang stabil sehingga
memudahkan dalam penanganan dan transportasi.
35
1.1. Atomizer
Ada dua tipe atomizer yang umum digunakan dalam spray dryer
, yaitu presure swirl nozzle dan centrifugal. Dengan nozel cairan ditekan melalui lubang yang berputar dengan tekanan antara beberapa
ratus sampai beberapa ribu lb per inci persegi. Ruang tempat bahan sebelum melewati nozzle didisain agar gerakan cairan berolak.
Keuntungan nozel diantaranya adalah konstruksinya yang sederhana sehingga harganya murah dan mudah diganti. Kerugiannya adalah
mudah mengalami penyumbatan dan nozzle menjadi aus. Dalam atomizer sentrifugal, cairan diumpan ke dalam rotor
yang berputar dengan kecepatan 15000 sampai 40000 rpm. Bentuk- bentuk rotor yang sering digunakan antara lain, celah-celah, dengan
baling-baling atau bentuk lainnya. Atomizer sentrifugal menangani padatan tersuspensi dengan mudah, dengan kisaran kapasitas yang
luas. Roda atomizer berbaling-baling digerakkan dengan turbin angin hingga menghasilkan putaran 35000 sampai 40000 rpm. Pada
kecepatan tersebut, suara desingan hampir tidak terdengar. Jika suara menunjukkan bahwa kecepatan lebih rendah dari persyaratan,
pertama periksa tekanan udara yang digunakan untuk menggerakan atomizer. Jika tekanan sesuai dengan yang dibutuhkan, berarti
penurunan kecepatan disebabkan friksi yang tidak normal, pelor roda aus atau poros kincir rusak atau bengkok. Karakteristik penting yang
harus dimiliki atomizer adalah harus menghasilkan partikel cairan dengan ukuran kecil dan seragam. Jika ukuran partikel tidak seragam
maka partikel berukuran kecil akan mengalami pemanasan yang berlebihan.
1.2. Ruang Pengeringan
Fungsi ruang pengeringan adalah menjaga suspensi partikel bahan yang dikeringkan dalam aliran udara sampai partikel
mengering menjadi tepung. Ruang pengering bisa vertikal ataupun horizontal, dan aliran udara bisa paralel, berlawanan atau campuran.
36 Sedangkan bentuknya ada yang berbentuk boks ada juga yang
berbentuk silindris dengan alas berbentuk kerucut. Pada spray dryer horizontal selalu digunakan aliran udara dan
aliran suspensi yang paralel, tepung kering akan jatuh ke lantai pangering dan secara kontinyu diangkut dengan alat pengumpul.
Dalam tipe vertikal, udara masuk ruang pengering melalui dispenser, selanjutnya bersama-sama produk kering diisap melalui pipa
pengangkut produk di dasar pengering, atau dengan arah sebaliknya dan udara diisap pada bagian atas. Tipe lainnya baik udara maupun
bahan masuk dari bagian dasar dan semua aliran keluar dari bagian atas, atau aliran berlawanan dengan udara mengalir ke atas tepung
bergerak ke bawah. Tepung harus sudah mengering sebelum dipisahkan dari aliran udara pengering. Oleh karena itu ruang
pengeringan harus cukup besar untuk mencukupi tempat dan waktu yang diperlukan untuk melengkapi proses pengeringan.
1.3. Kolektor Tepung
Pemisahan produk kering dari udara bisa terjadi dalam ruang pengering, karena arah aliran yang berlawanan. Siklon banyak
digunakan sebagai alat separasi tepung dengan udara. Udara yang mengangkut produk kering masuk di bagian atas siklon dengan arah
tangensial, tepung dilemparkan ke permukaan dalam kerucut karena gaya sentrifugal dan perputar turun kemudian masuk penampung
produk di bawah kerucut siklon. Sedangkan udara naik dan keluar
melalui exhauster pada tengah-tengah bagian atas siklon.
Selain siklon, alat separasi yang biasa digunakan adalah filter kantong. Kantong tenunan dengan diameter sekitar 30 cm dan
panjang beberapa kaki disusun untuk mencukupi kapasitas. Rangkaian filter secara otomatis bergetar dan mengeluarkan tepung
dari bagian bawah.
37
2. Pengeringan Beku Freeze drying
Pengeringan beku frezee drying adalah proses pengeringan yang didahului oleh proses pembekuan. Proses pengeringan beku melibatkan 3
tahap yaitu : a tahap pembekuan; pada tahap ini bahan didinginkan hingga suhu tertentu dimana seluruh air dalam bahan manjadi beku, b tahap
pengeringan utama; disini air dan pelarut dalam keadaan beku dikeluarkan secara sublimasi, tekanan ruang harus lebih rendah atau mendekati tekanan
uap kesetimbangan air dalam bahan beku, dan c tahap pengeringan sekunder; tahap ini mencakup pengeluaran uap hasil sublimasi atau air
terikat yang ada di lapisan kering serta pada tahap ini dimulai segera setelah tahap pengeringan utama berakhir Earle, 1989. Lama
pengeringan beku dipengaruhi oleh kandungan air bahan, ketebalan bahan dalam tray, suhu yang digunakan serta tekanan dalam ruang pengering.
Suhu pengeringan ditetapkan pada jangkauan suhu yang dapat mencegah atau mengurangi kehilangan kandungan gula, asam dan komponen
volatilnya Desrosier, 1988. Prinsip dasar pengeringan beku adalah, bahwa air beku masih
memiliki tekanan uap 133,3 – 666,5 Pa, sehingga dapat dihilangkan dari sistem melalui cara sublimasi. Pada titik tripel 0
C, 610 Pa, terlihat bahwa fasa padat dengan gas terletak berdampingan dan berimbang. Jika
tekanan dibawah 610 Pa dan suhu 0 C akan terjadi perubahan bentuk
langsung dari fasa padat tanpa melalui fasa cair menjadi fasa gas, artinya es tersublimasi Voight, 1994
Panas sublimasi yang diperlukan pada pengeringan beku masuk ke dalam bahan secara konduksi melalui lapisan kering pada bahan dan
kemudian uap air keluar melalui lapisan yang sama. Pada proses pengeringan beku terjadi kesetimbangan antara aliran uap yang keluar dari
produk dan panas yang masuk ke dalam produk Harper et al, dikutip Dien Rozal, 1999.
Selanjutnya Heldman dan Singh 1981, menerangkan bahwa laju pembekuan yang digunakan akan menetukan porositas produk kering beku
yang dihasilkan. Pembekuan cepat akan menghasilkan produk kering beku
38 yang mempunyai pori lebih kecil, karena laju perpindahan panas dari
sistem berlangsung cepat sehingga dihasilkan kristal es yang kecil tersusun secara merata pada jaringan. Pembekuan lambat akan menyebabkan
terbentuknya kristal es yang besar yang tersusun pada ruang antar sel dengan ukuran pori yang besar dan ukuran pori yang dihasilkan akan
berbanding lurus dengan suhu yang digunakan pada proses pembekuan.
3. Pengeringan vakum Vacuum drying
Pada pengeringan dengan vacuum dryer, kadar air bahan dikurangi dengan menguapkannya pada tekanan di bawah tekanan atmosfir.
Pengeringan dengan vacuum dryer biasanya digunakan untuk bahan-bahan yang sensitif terhadap panas, seperti obat-obatan, makanan dan
sebagainya. Suhu pengeringan tidak kurang dari 40 C dengan sistem batch
Hall, 1979 dikutip Zumaidi 1994. Dengan keadaan yang demikian maka pengering tipe vakum ini cocok digunakan sebagai alat pengering dalam
pembuatan teh hijau instan. Semua sistem pengeringan vakum mempunyai 4 elemen
terpenting, yaitu ruang hampa dengan konstruksi tertentu, alat-alat untuk mensuplai panas, alat-alat mempertahankan kondisi hampa dan komponen
untuk mengumpulkan uap air yang dievaporasikan dari bahan pangan.
H. TEH INSTAN
Teh instan merupakan hasil olahan teh yang bertujuan untuk menyederhanakan proses pembuatan seduhan teh. Selain itu pembuatan
bentuk ini juga dapat meningkatkan nilai teh mutu rendah yang dihasilkan dari proses pembuatan teh hitam yang tidak mungkin di ekspor, dan merupakan
hasil sampingan yang murah dipasaran lokal Ciptadi dan Nasution, 1979. Menurut Willson and Clifford 1992, teh instan dibuat dari konsentrat
ekstrak teh yang dikeringkan. Tahapan pembuatannya melalui proses seleksi bahan baku, ekstraksi, aroma stripping, cream processing, pemekatan dan
pengeringan. Menurut Varnam dan Sutherland 1994, teh instan mulai dibuat
39 pada akhir abad 19 tetapi produksi skala besarnya baru dilakukan setelah
dikembangkannya alat pengering semprot spray dryer yang mampu mengeringkan konsentrat teh tanpa merusak kualitas organoleptik secara
signifikan. Varnam dan Sutherland 1994 menambahkan, ekstraksi merupakan tahap yang paling penting dalam pembuatan teh instan Pada tahap
ini ekstraksi dilakukan dengan menggunakan air panas pada suhu sekitar 80- 90
C, dengan sistem kontinyu. Setelah tahap ekstraksi maka dilakukan proses pemisahan aroma aroma stripping yang melibatkan inert gas seperti
nitrogen. Tujuan dari pemisahan aroma ini adalah untuk menjaga kualitas teh instan yang dihasilkan karena efek pengolahan yang membuat aroma menjadi
menyimpang. Pada tahapan akhir, komponen aroma akan ditambahkan kembali pada konsentrat ekstrak. Tahap ketiga adalah penghilangan krim tea
cream processing yang bertujuan untuk menghilangkan krim yang terbentuk
pada ekstrak teh karena adanya proses pendinginan, sehingga dapat membuat penampakan yang kurang diterima oleh konsumen. Tahap keempat adalah
pemekatan, dimana ekstrak teh tadi dipekatkan dengan menggunakan evaporator dalam keadaan vakum untuk mencegah terjadinya kerusakan akibat
panas. Tahap akhir adalah pengeringan dengan menggunakan pengering semprot. Pada tahap ini kehilangan aroma akibat suhu panas dapat dikurangi
dengan memekatkan teh hingga memiliki konsentrasi padatan yang cukup tinggi sehingga waktu pengeringan akan semakin singkat. Selain itu,
kerusakan komponen bioaktifnya pun dapat diminimalkan karena proses pengeringannya singkat dan bahan tidak kontak langsung dengan medium
pemanas dalam waktu yang lama.
40
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Bahan dan Alat
1. Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah teh hijau kering jenis peko super yang diperoleh dari kebun percobaan teh dan kina Pasir
Sarongge kabupaten Cianjur, akuades, DPPH 1,1-diphenyl-2-picryl hydrazil
, Trolox Aldrich, asam asetat, Na-asetat, metanol, etanol dan bahan-bahan kimia lainnya yang diperoleh dari stock room Departemen
Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
2. Alat
Peralatan yang digunakan untuk mengecilkan ukuran teh hijau
kering pada penelitian ini adalah disc mill, ayakan 32 mesh. Untuk pembuatan ekstrak teh digunakan water bath, sentrifuse, penangas air,
erlenmeyer 250 ml, gelas ukur 100 ml, corong plastik, kain saring, kertas
saring, saringan vacuum beserta erlenmeyer 500 ml. Pada penelitian optimasi proses evaporasi dan pengeringan, alat-alat yang digunakan
adalah retort untuk mengekstrak teh, ayakan 300 mesh, vacuum evaporator
, spray dryer. Peralatan yang digunkan untuk analisis adalah cawan alumunium, oven, desikator, timbangan analitik, hand
refractometer , chromameter, gelas plastik, vorteks, gelas piala, pipet
volumetrik, pipet tetes, mikro pipet, gelas ukur, tabung reaksi dan tutup, spatula, serta gelas-gelas lainnya.
