35 Tabel 3.
Persamaan model Power Law hubungan shear rate – viskositas larutan gel cincau hitam Bagian
Tanaman Suhu
Konsentrasi Tapioka
Power Law Model
k n-1
n R²
Akar 70ᵒC
4 -
- -
- -
7 η = 9E-06γ
1.138
9.00E-06 1.138
2.138 0.774
10 η
= 8E-07γ
1.500
8.00E-07 1.5
2.500 0.666
80ᵒC 4
η = 0.075γ
-0.21
0.075 -0.21
0.790 0.930
7 η
= 1.424γ
-0.44
1.424 -0.44
0.560 0.936
10 η
= 57.23γ
-0.85
57.23 -0.85
0.150 0.981
Batang 70ᵒC
4 -
- -
- -
7 η
= 2E-06γ
1.240
2.00E-06 1.24
2.240 0.945
10 η
= 3E-06γ
1.302
3.00E-06 1.302
2.302 0.688
80ᵒC 4
η = 0.005γ
0.136
0.005 0.136
1.136 0.459
7 η
= 0.786γ
-0.37
0.786 -0.37
0.630 0.831
10 η
= 39.32γ
-0.80
39.32 -0.8
0.200 0.981
Daun 70ᵒC
4 -
- -
- -
7 η
= 5E-08γ
1.771
5.00E-08 1.771
2.771 0.960
10 η
= 6E-07γ
1.512
6.00E-07 1.512
2.512 0.728
80ᵒC 4
η = 0.388γ
-0.32
0.388 -0.32
0.680 0.921
7 η
= 83.16γ
-0.92
83.16 -0.92
0.080 0.914
10 η
= 121.7γ
-0.96
121.7 -0.96
0.040 0.949
C. Karakteristik Rheologi Gel Cincau Hitam
C.1 Uniaxial Compression Test Gel Cincau Hitam
Pengukuran kekuatan gel cincau hitam dilakukan dengan menggunakan metode uniaxial compression. Pengujian dilakukan untuk membandingkan kekuatan gel antara bagian tanaman cincau
hitam. Berdasarkan hasil penelitian, masing – masing bagian tanaman cincau hitam memiliki kemampuan menahan tekanan yang berbeda –beda Gambar 35 dan 36. Nilai fracture engineering
stress akar adalah 43.02 ±27.94 kPa, batang sebesar 12.95 ±5.71 kPa, dan daun sebesar 389.98 ±168.77 kPa. Nilai engineering strain pada saat fracture untuk gel dari ekstrak akar, batang dan
daun berturut – turut adalah 0.87 ±0.0011, 0.89 ±0.0001,dan 0.87 ±0.0044. Dari nilai fracture engineering stress dapat diketahui bahwa gel yang terbuat dari ekstrak daun memiliki ketahanan
terhadap tekanan lebih besar dibanding dengan gel dari ekstrak akar dan batang. Hal ini juga bisa dilihat secara visual dari bentuk gel cincau dari masing – masing ekstrak. Gel cincau hitam yang
terbuat dari daun lebih kokoh sedangkan akar dan batang lebih lemah serta mudah untuk dihancurkan. Nilai engineering stress – strain dapat dikonversi kedalam nilai true stress – true strain yang
memperhitungkan keadaan saat bahan mengalami penekanan. Berdasarkan hasil perhitungan, nilai fracture true stress gel yang terbuat dari ekstrak akar, batang, dan daun berturut – turut adalah 5.43
±3.51 kPa, 1.33 ±0.59 kPa, dan 50.85 ±21.15 kPa. Nilai true strain pada saat fracture untuk gel dari ekstrak akar, batang, dan daun berturut – turut adalah 2.07 ±0.0084, 2.27 ±0.0014, dan 2.03
±0.0342. Data uniaxial compression test terlampir pada Lampiran 4, Lampiran 5, dan Lampiran 6. Dari nilai true stress – strain, nilai Young modulus gel cincau hitam yang berada di area linear
dapat diketahui. Nilai Young modulus diperoleh dengan membuat grafik hubungan antara true stress –
36 strain hingga strain 30 kemudian dibuat regresi linear dari grafik tersebut. Dari persamaan regresi
linear, y = ax +b, nilai a menunjukkan nilai Young modulus. Berdasarkan metode tersebut, nilai Young modulus gel cincau hitam dari ekstrak akar, batang, dan daun berturut – turut adalah 2.173 ±0.822
kPa, 1.594 ±0.454 kPa, dan 10.874 ±2.830 kPa.
Gambar 35. Kurva hubungan engineering stress – engineering strain gel cincau hitam
Gambar 36. Kurva hubungan true stress – true strain gel cincau hitam
Pada Gambar 35 dan Gambar 36, grafik hubungan stress – strain meningkat hingga puncak dan kemudian menurun. Pada strain selanjutnya, grafik stress kembali meningkat. Menurut Tiwari
dan Bhattacharya 2011, kurva hasil uji tekan menunjukkan lima zona utama : a zona linear pendek 50
100 150
200 250
300 350
400 450
0.00 0.20
0.40 0.60
0.80 1.00
S tr
e ss
k P
a
Strain -
Akar Batang
Daun
10 20
30 40
50 60
0.00 0.50
1.00 1.50
2.00 2.50
S tr
e ss
k P
a
Strain -
Akar Batang
Daun
37 menggambarkan deformasi elastis; b zona deformasi plastik non – linear yang ditandai dengan
peningkatan stress menunjukkan adanya pemadatan dan keluarnya air; c zona tercapainya stress maksimum dimana terjadi patahan; d zona terjadinya penurunan stress secara cepat setelah
menunjukkan adanya patahan yang disertai dengan hilangnya air; dan e zona adanya peningkatan stress ketika akan terjadi patah untuk kedua kalinya dan terjadi peningkatan stress karena pemadatan
lanjut.
C.2 Puncture Test Gel Cincau Hitam
Puncture test dilakukan untuk mengetahui kekuatan gel cincau hitam. Pengujian ini dilakukan pada gel cincau hitam yang dibuat dari ekstrak akar, batang, dan daun dengan konsentrasi tapioka 4
bv. Tidak semua ekstrak cincau hitam dengan konsentrasi tapioka 4 bv dapat membentuk self – standing gel yang dapat diukur dengan uniaxial compression test. Oleh karena itu, puncture test
dilakukan. Gel – gel yang dibuat dengan konsentrasi tapioka 10 bv juga diuji dengan puncture test karena hasil pengujiannya akan dibandingkan dengan hasil penelitian gel cincau hitam dengan
konsentrasi 4 bv. Data hasil puncture test terlampir pada Lampiran 7 dan contoh perhitungan puncture test pada Lampiran 8. Pada pengujian ini, jarum penusuk yang berbentuk kerucut ditusukkan
ke sebagian permukaan gel cincau hitam dengan kedalaman setinggi jarum penusuk. Dari hasil pengukuran dapat diketahui besarnya gaya yang terjadi saat jarum penusuk menekan sampel gel
cincau hitam. Dari hasil pengujian, diperoleh nilai stress saat gel ditusuk sedalam 17 mm. Apabila dilihat dari
Gambar 37, ekstrak daun cincau menghasilkan gel dengan kekuatan yang paling baik dibanding gel dari ekstrak akar dan batang. Nilai stress gel cincau hitam dengan konsentrasi tapioka 4 bv yang
dibuat dari ekstrak akar, batang, dan daun berturut – turut adalah 0.28 ±0.0084 kPa, 0.29 ±0.0362 kPa, dan 4.90 ±0.1393 kPa. Nilai stress gel cincau hitam dengan konsentrasi tapioka 10 bv yang
dibuat dari ekstrak akar, batang, dan daun berturut – turut adalah 0.73 ±0.0279 kPa, 0.85 ±0.0279 kPa, dan 8.86 ±0.2785 kPa. Jika dibandingkan antar konsentrasi tapioka, gel cincau hitam
mengalami peningkatan kekuatan gel seiring meningkatnya konsentrasi tapioka. Hasil ini berkaitan pula dengan hasil pengujian viskositas dimana pemberian konsentrasi yang lebih tinggi akan
menghasilkan viskositas yang tinggi pula. Nilai viskositas yang tinggi akan membentuk gel cincau hitam dengan kekuatan gel yang tinggi. Selain itu, hasil penelitian ini menunjukkan bahwa
penambahan tepung tapioka pada konsentrasi 10 bv dapat membentuk gel cincau hitam dengan baik sehingga ikatan – ikatan antar molekul tersusun lebih baik dan menghasilkan gel cincau hitam
yang lebih kuat .
Menurut Kartikaningrum 2001, keseimbangan antara peningkatan jumlah ekstrak komponen pembentuk gel, tapioka, dan air yang digunakan akan meningkatkan kekerasan gel cincau
hitam. Dari puncture test diperoleh pula nilai strain engineering strain dari masing – masing gel
cincau hitam yang diuji. Gel cincau hitam dengan konsentrasi tapioka 4 bv yang terbuat dari ekstrak akar, batang, dan daun mengalami strain sebesar 0.531 ±0, 0.474 ±0.0159, dan 0.829
±0.0114. Gel cincau hitam dengan konsentrasi tapioka 10 bv yang terbuat dari ekstrak akar, batang, dan daun mengalami strain sebesar 0.632 ±0.0563, 0.667 ±0.0185, dan 0.579 ±0.0098.
Jika nilai strain dari masing – masing gel cincau hitam diasumsikan masih berada pada area linear, maka nilai Young modulus dapat diketahui dengan cara membagi stress dengan strain persamaan
no.6. Nilai Young modulus dari masing – masing gel cincau hitam dari ekstrak akar, batang dan daun dengan konsentrasi tapioka 4 bv adalah 0.53 ±0.0157 kPa, 0.61 ±0.0968 kPa, dan 5.91
±0.0863 kPa. Nilai Young modulus dari masing – masing gel cincau hitam dari ekstrak akar, batang,
38 dan daun dengan konsentrasi tapioka 10 bv adalah 1.15 ±0.1473 kPa, 1.27 ±0.0066 kPa, dan
15.30 ±0.7389 kPa. Nilai Young modulus gel cincau hitam dari ekstrak akar, batang, dan daun yang berada di area
linear dari hasil uniaxial compression test adalah 2.173 ±0.822 kPa, 1.594 ±0.454 kPa, dan 10.874 ±2.830 kPa. Adanya perbedaan nilai Young modulus pada puncture test dan uniaxial compression
test bisa disebabkan oleh beberapa hal antara lain : perbedaan strain yang diperhitungkan dalam perhitungan Young modulus dan kondisi sampel yang dites. Young modulus pada uniaxial
compression test dihitung dengan hubungan stress dan strain 30 dimana pada kondisi tersebut gel masih berada di area linear. Young modulus pada puncture test menggunakan hubungan stress dan
strain ±60, dimana asumsi bahwa gel masih di area linear digunakan. Kondisi sampel pun berbeda dimana uniaxial compression test menggunakan free – standing sample, sedangkan puncture test
menggunakan bound sample. Bound sample adalah keadaan dimana sampel berada di dalam wadah atau terkekang. Free – standing sample adalah keadaan gel yang bebas atau tidak berada di dalam
wadah.
Gambar 37. Nilai stress gel cincau hitam yang dihasilkan dari puncture test
C.3 Uji Relaksasi Gel Cincau Hitam
Pengujian relaksasi dilakukan terhadap gel cincau hitam yang diberi strain sebesar 30. Kurva relaksasi gel cincau hitam dari akar, batang, dan daun ditunjukkan pada Gambar 38. Data yang
diperoleh dari software UTM berupa gaya dan jarak deformasi dalam mm. Sehingga diperlukan perhitungan ulang agar diperoleh nilai stress dan strain. Nilai stress yang diperhitungkan pada
pengujian ini berupa engineering stress Persamaan no.3. Data gaya yang diperoleh dari software dibagi dengan luas penampang awal gel cincau hitam sehingga diperoleh engineering stress yang
terjadi pada setiap data yang terekam oleh software. Kurva relaksasi mempunyai dua area. Bagian awal mengambarkan respon terhadap strain yang
diberikan dalam waktu singkat yang membentuk kurva yang sempit dan tinggi. Bagian selanjutnya merupakan respon terhadap strain konstan yang dibebankan dalam waktu yang lama. Respon ini
berupa kurva lebar dan dengan nilai stress yang lebih rendah seiring dengan pertambahan waktu Nobile, Chillo, Mentana, dan Baiano, 2006. Sedangkan menurut Tiwari dan Bhattacharya 2011,
0.28 0.29
4.90
0.73 0.85
8.86
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
Akar Batang
Daun
F rac
tu re
S tr
e ss
k P
a
Tapioka 4 Tapioka 10
39 kurva relaksasi biasanya memiliki tiga area : 1 adanya penurunan garis secara tajam hampir menuju
linear, 2 kemudian dilanjutkan dengan penurunan stress secara perlahan, dan 3 setelah itu gel akan mengalami kerusakan yang ditandai dengan kurva yang mendekati tegangan minimum dari bahan atau
keseimbangan stressnya. Berdasarkan Gambar 38, gel cincau hitam dari ekstrak daun menunjukkan nilai stress yang
lebih tinggi pada awal pengujian relaksasi hingga akhir pengujian dibanding akar dan batang. Tingginya nilai stress tersebut menunjukkan bahwa gel cincau hitam yang terbuat dari daun dapat
menahan beban lebih besar saat dikenai strain tertentu. Selain itu, gel cincau hitam daun mempunyai kekuatan yang lebih baik. Penurunan stress terjadi karena gel cincau hitam mengalami kondisi relaks
sehingga bahan akan menuju keseimbangan stressnya. Menurut Cespi 2007, stress pada viskoelastisitas padatan tidak akan mengalami relaksasi secara sempurna tapi akan relaks pada nilai
keseimbangan stressnya. Kurva relaksasi akar menunjukkan kurva yang terus menurun sedangkan kurva relaksasi
batang dan daun mengalami peningkatan kembali pada menit ke 15. Kenaikan nilai stress dapat terjadi karena adanya perbedaan waktu gel untuk mengalami relaksasi dan pemberian strain yang tidak lebih
tinggi dari nilai kritis strain. Pemberian strain yang lebih rendah membuat bahan kembali relaksasi dimana bahan yang diberi strain lebih tinggi dari titik kritisnya mengalami deformasi sempurna.
Gambar 38. Tes relaksasi gel cincau hitam
D. Karakteristik Fisik Gel Cincau Hitam
