RANCANGAN PENELITIAN PENGAMATAN METODOLOGI PENELITIAN

15

D. RANCANGAN PENELITIAN

Rancangan penelitian ini dilakukan menggunakan rancangan faktorial dengan 2 perlakuan yang masing-masing memiliki 3 taraf perlakuan. Jadi, dari kedua jenis perlakuan yang berbeda diperoleh 9 kombinasi perlakuan yang terdapat pada Tabel 3 . Sedangkan diagram alir dapat dilihat pada Gambar 9. Perlakuan yang digunakan dalam penelitian terdiri dari : Perlakuan 1 : T1 = suhu larutan osmotik 30 o C T2 = suhu larutan osmotik 40 o C T3 = suhu larutan osmotik 50 o C Perlakuan 2 : K1 = kecepatan pengadukan rendah 100 rpm K2 = kecepatan pengadukan sedang 300 rpm K3 = kecepatan pengadukan tinggi 500 rpm Tabel 3. Jenis dan kombinasi perlakuan Perlakuan Notasi Perlakuan Suhu Larutan Kecepatan Pengadukan 30 o C Rendah 100 rpm T1K1 Sedang 300 rpm T1K2 Tinggi 500 rpm T1K3 40 o C Rendah 100 rpm T2K1 Sedang 300 rpm T2K2 Tinggi 500 rpm T2K3 50 o C Rendah 100 rpm T3K1 Sedang 300 rpm T3K2 Tinggi 500 rpm T3K3 Gambar 8. Osmotic dehydrator 16 Gambar 9. Diagram alir rancangan penelitian Mulai Penentuan sample buah mangga Indramayu Penentuan suhu dan kecepatan pengadukan Persiapan alat dan bahan penelitian Penentuan potongan mangga dengan ukuran 3cm x 3cm x 1cm Pembuatan larutan gula 61 o Bx Pengambilan 6 sampel acak Penentuan perbandingan larutan osmotik dengan berat sampel 1:3 3 sampel untuk pengukuran kadar air awal 3 sampel untuk pengukuran berat awal Dehidrasi Osmotik Pengukuran setelah perlakuan 1. Berat akhir sampel 2. Kadar air akhir. Analisis data penelitian Pengukuran konsentrasi larutan osmotik selang waktu tertentu Perhitungan WL dan SG berdasarkan pengukuran Perhitungan bilangan Reynolds dan bilangan Power Selesai o 40ºC, 61 ºBx Kecepatan pengadukan rendah, sedang dan tinggi 30ºC, 61 ºBx Kecepatan pengadukan rendah, sedang dan Tinggi 50ºC, 61 ºBx Kecepatan pengadukan rendah, sedang dan tinggi 17

E. PENGAMATAN

Pengamatan yang dilakukan terdiri atas:

1. Kadar Air Metode Oven

Langkah awal dalam pengukuran kadar air sampel potongan buah mangga yaitu dengan mengeringkan cawan kosong di dalam oven bersuhu 105 o C selama ±15 menit kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Sampel sejumlah a gram dimasukkan ke dalam cawan tersebut dan dikeringkan di dalam oven bersuhu 105 o C sampai perubahan massa tidak terjadi lagi. Setelah perubahan massa tidak terjadi lagi sampel dikeluarkan dari oven dan didinginkan di dalam desikator dan ditimbang. Perbedaan berat sampel sebelum dan sesudah dehidrasi osmotik dihitung sebagai persen kadar air dapat dilihat pada persamaan 5 � � �� = − 100 5 Dimana: a = berat sampel sebelum dikeringkan g b = berat sampel setelah dikeringkan g

2. Water Loss WL dan Solid Gain SG

Water loss didefinisikan sebagai pengurangan jumlah air yang terdapat di dalam sampel setelah dilakukan proses dehidrasi osmotik. Sedangkan solid gain merupakan penambahan berat sampel setelah dehidrasi osmotik berdasarkan berat sampel awal atau banyaknya sampel yang masuk ke dalam sampel. Berdasarkan Souza et al. 2007 untuk mengetahui besarnya WL dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 6, sedangkan untuk mengetahui SG dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 7. Perhitungan water loss dan solid gain dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Untuk mendapatkan nilai water loss dan solid gain sampel yang akan diukur adalah massa sampel sebelum dan sesudah proses dehidrasi osmotik selama 8 jam serta nilai kadar air awal dan kadar air akhir sampel. WL t = m - m t � 6 SG t = � 100− � − 100 − 7 Dimana: W = berat awal sampel g W t = berat sampel pada waktu t g m = Kadar air awal sampel bb m t = Kadar air sampel pada waktu t bb

3. Bilangan Reynolds dan Bilangan Power

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara gaya inersia dan gaya viskos yang terjadi pada fluida. Sistem pengadukan yang terjadi bisa diketahui bilangan Reynolds-nya. Menentukan bilangan Reynolds dilakukan pada tiga kali kecepatan putar pengadukan yang berbeda dan dilakukan setiap penurunan konsentrasi larutan pada waktu yang ditentukan selama 8 jam. Berdasarkan persamaan 8 bilangan Reynolds pada pengadukan larutan osmotik dipengaruhi beberapa parameter yaitu viskositas larutan, densitas, diameter impeler dan kecepatan putar pengaduk Mc Cabe 1994. 18 � = � 2 � � 8 Dimana : Re = bilangan Reynolds = densitas fluida kgm 3 � = visikositas fluida kgms D = diameter impeler m N = kecepatan pengadukan putarandetik Viskositas dan densitas larutan osmotik ditentukan berdasarkan suhu yang diberikan dan setiap penurunan konsentrasi larutan osmotik pada kecepatan putar pengadukan yang berbeda. Viskositas dan densitas larutan osmotik didapatkan dengan menggunakan aplikasi online Sugar Engineers. Menurut Foucault 2012, bilangan tidak berdimensi yang biasa digunakan untuk menghitung power daya atau tenaga yang dibutuhkan pada percobaan yang akan dilaksanakan yaitu bilangan power. Secara matematis dapat ditulis pada persamaan 9 � �0 = � 3 � 5 9 Dimana : N Po = bilangan power P = daya masukan motor D = diameter pengaduk n = kecepatan putaran pengaduk ρ = densitas Pada persamaan 9, seharusnya daya yang digunakan adalah daya keluaran atau daya mekanik dari motor, akan tetapi pada penelitian ini daya yang digunakan adalah daya masukan atau daya listrik motor, karena pada penelitian ini daya keluaran dari motor DC tidak dilakukan pengukuran. Berdasarkan Gambar 7 saat rpm rendah di atas torsi tertentu, efisiensi motor DC tidak berubah terhadap kecepatan putar motor, sehingga hubungan antara daya keluaran dengan daya masukan motor DC adalah linier.

4. Daya Listrik

Pengukuran tegangan listrik dan arus listrik dilakukan pada tiga kali kecepatan putar pengaduk yang berbeda 100 rpm, 300 rpm dan 500 rpm. Setiap penurunan konsentrasi larutan osmotik dilakukan pengukuran menggunakan voltmeter dan ampermeter sebanyak tiga kali ulangan, daya listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 10. � = � 10 Dimana : P = daya listrik dalam satuan Watt W V = tegangan listrik dalam satuan Volt V I = arus listrik dalam satuan Ampere A Tenaga pengaduk larutan osmotik menggunakan motor listrik arus DC. Untuk menghitung daya listrik motor DC dengan cara mengukur tegangan motor listrik menggunakan voltmeter dan mengukur arus motor listrik menggunakan ampermeter Gambar 10. Kabel positif dari motor listrik dirangkai 19 secara seri ke ampermeter, sedangkan kabel negatif disambungkan langsung ke adaptor AC-DC Adaptor AC-DC Gambar 11b ini berfungsi sebagai pengubah arus bolak-balik AC dari sumber PLN menjadi arus searah DC. Tujuan dari mengubah jenis arus ini agar mempermudah dalam mengatur tegangan listrik yang diinginkan, sehingga kecepatan pengadukan dapat diatur putarannya putaran rendah, sedang dan tinggi. Untuk pengukuran tegangan listrik dengan menyambungkan langsung kabel postif dan negatif dari voltmeter ke adaptor AC-DC. Pengukuran akan dilakukan saat pengaduk berputar, sehingga arus listrik akan terbaca pada ampermeter dan tegangan akan terbaca pada voltmeter. Untuk pengukuran daya listrik saat proses dehidrasi osmotik selama 8 jam menggunakan model persamaan yang paling baik power fit model dengan menggunakan software curve expert 1.4. Model persamaan tersebut berdasarkan pendekatan rumus dari persamaan 6, dimana nilai bilangan Reynolds dan bilangan Power diperoleh saat pengukuran daya saja dengan menggunakan sampel mangga tanpa memperhitungkan waktu selama proses dehidrasi osmotik. Persamaan tersebut dapat dilihat pada persamaan 11. � � = � 11 Dimana : a dan b = konstanta N po = bilangan Power Re = bilangan Reynolds Gambar 10. Skema pengukuran arus dan tegangan listrik motor DC a b Gambar 11. a. Multimeter b Adaptor AC-DC Ampermeter Voltmeter Adaptor AC-DC Pengaduk 20

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KADAR AIR

Sampel buah mangga diukur kadar airnya saat sebelum dehidrasi osmotik dan setelah dilakukan dehidrasi osmotik. Untuk pengukuran kadar air akhir sampel dengan cara menimbang berat awal sampel sebelum dimasukkan ke osmotic dehydrator dan menimbang berat akhir sampel setelah dimasukkan ke osmotic dehydrator. Kadar air awal sampel berkisar antara 82.50 bb sampai 90.79 bb untuk masing-masing perlakuan. Kadar air akhir sampel mengalami penurunan setelah sampel dimasukkan ke larutan gula selama 8 jam, hal ini diakibatkan karena terjadinya perbedaan tekanan osmotik antara zat terlarut yaitu gula dan zat pelarut air dari dalam sampel. Air dari sampel yang memiliki konsentrasi zat yang lebih rendah akan cenderung berdifusi keluar melalui membran ke konsentrasi yang lebih tinggi yaitu larutan gula. Penurunan massa air ini akan berlangsung secara terus menerus dengan pergerakan air dari sampel yang semakin lambat dan mencapai kondisi kesetimbangan Jannah, 2011. Pada Gambar 12 menunujukkan kadar air sampel yang diperoleh berbeda-beda berdasarkan masing-masing perlakuan yang dilakukan. Gambar 12. Kadar air awal dan kadar akhir akhir sampel dalam basis basah Gambar 12 menunjukkan bahwa perlakuan T3K3 suhu 50 C dan kecepatan pengadukan tinggi memiliki kadar air akhir yang paling rendah yaitu sebesar 35.30 bb dan mengalami penurunan kadar air yang paling tinggi dari kadar air awalnya. Sedangkan untuk perlakuan T1K1 suhu 30 o C dan kecepatan pengadukan rendah memiliki kadar air akhir yang paling tinggi yaitu sebesar 73.70 bb. Penurunan kadar air sampel dipengaruhi oleh kenaikan suhu larutan. Semakin tinggi suhu larutan dapat meningkatkan pindah panas sampel dan meningkatkan pergerakan molekul air. Suhu larutan yang tinggi dapat mempercepat perpindahan massa air dari dalam sampel ke permukaan sampel dan dari permukaan sampel ke larutan gula. Akan tetapi jika suhu yang diberikan terlalu tinggi dapat menyebabkan terjadinya browning pada sampel Jannah 2011. Kecepatan pengadukan juga mempengaruhi penurunan kadar air sampel. Pada perlakuan suhu 30 o C dengan kecepatan rendah menghasilkan kadar air yang lebih tinggi dibandingkan dengan 20 40 60 80 100 K ad ar ai r b b Kadar air awal bb Kadar air akhir bb