Pengukuran Indeks Bias Minyak Kelapa Sawit dengan Menggunakan Metode Difraksi Fraunhofer Celah Tunggal

Transkripsi

1 Jurna ILMU DASAR, Vo. 15 No. 2, Jui 2014 : Pengukuran Indeks Bias Minyak Keapa Sawit dengan Menggunakan Metode Difraksi Fraunhofer Ceah Tungga Pam Cooking Oi Refraction Index Measurement Using Singe Sit Fraunhofer Diffraction Method Supriyadi*), Misto, dan Yuia Hartanti Jurusan Fisika FMIPA Universitas Jember Emai:supriyadi_mipaunej@yahoo.co.id ABSTRACT The refractive index parameter can be used to determine the quaity of pam oi. Singe sit Fraunhofer diffraction method provide an aternative refractive index measurement of heated pam cooking oi in severa temperature more easiy and accuratey. Ratio between diffraction patterns at the air dan soution medium can be used to determine its refraction index. Using aquades as sampe, refractive index was obtained with the discrepancy 0.038%. Based on the refractive indexs measured for each temperature were obtained inear equation mode: Y = (0,00145 ± 0,00021)X + (1,54232 ± 0,01757) where R = 0,97266 and R 2 = 0, Temperature changes infuence strongy to refractive index changes of pam cooking oi sampe, changes both inversey. Gradient of indicates that refractive index of pam cooking oi sampe decrease sowy, so the quaity is sti good. Keywords : Pam Coocing oi, refractive index, temperature, Fraunhofer diffraction method PENDAHULUAN Minyak berfungsi sebagai medium penghantar panas, menambah rasa gurih, dan menambah niai gizi bahan pangan daam proses menggoreng. Minyak goreng yang umum digunakan adaah minyak nabati jenis keapa sawit. Keebihan minyak keapa sawit adaah adanya kandungan beta karotin dan emak tak jenuh yang cukup banyak sehingga tidak mudah rusak bia dipanaskan (Mukherjee & Mitra, 2009). Seain itu, minyak keapa sawit juga merupakan sumber provitamin A yang murah dibanding dengan bahan baku ainnya karena memiiki kadar karotein dan kandungan asam oeat (omega 9) yang cukup tinggi sehingga baik untuk menjaga sistem kekebaan tubuh (Paramitha, 2012). Penggunaan minyak goreng dengan suhu yang tinggi pada proses menggoreng akan mempengaruhi kuaitas minyak yang teah digunakan. Mutu minyak goreng dapat diketahui saah-satunya meaui pengujian terhadap sifat-sifat fisik minyak yaitu indeks bias. Pengukuran indeks bias secara uas dapat digunakan untuk mengetahui kuaitas dan kemurnian suatu cairan. Beberapa peneiti teah meakukan pengukuran niai indeks bias minyak goreng dengan metode yang berbeda-beda. Sutiah et. a. (2008) menggunakan metode pembiasan pada prisma untuk menentukan indeks bias pada minyak goreng dengan variasi pemakaian minyak secara beruang. Farida & Siregar (2006) juga meakukan peneitian terhadap perubahan indeks bias minyak keapa dan minyak keapa sawit terhadap perubahan suhu dengan refraktometer seteah diakukan pemanasan terhadap minyak dengan beberapa variasi suhu daam wadah tertutup. Prisma dan refraktometer yang digunakan daam peneitian tersebut cukup suit didapatkan dan harganya maha sehingga diperukan metode aternatif pengukuran indeks bias minyak keapa sawit. Difraksi adaah saah satu periaku geombang dimana geombang akan mengaami pembeokan arah karena meaui ceah sempit. Difraksi cahaya terjadi sebagai akibat dari interferensi kontruktif dan destruktif yang terjadi diantara tiap tiap muka geombang(young & Freedman, 2001). Peristiwa difraksi Fraunhofer terjadi apabia jarak antara ceah dengan sumber dan ayar cukup jauh, ceah yang digunakan adaah ceah sempit (Sarojo, 2011). Peristiwa difraksi Fraunhofer cukup mudah dijeaskan karena frinji yang terbentuk dianggap parae. Ketika sinar aser mengenai ceah tungga pada difraksi Fraunhofer maka akan terjadi pembeokan Journa homepage:

2 98 Pengukuran Indeks Bias (Supriyadi dkk) sehingga terjadi superposisi geombang yang akan mengakibatkan muncunya poa geap terang (frinji) pada ayar pengamatan (Gambar 1). Sedangkan pada ceah ganda dan ceah banyak, frinji yang terbentuk pada masingmasing orde masih terpecah agi menjadi poa geap terang. Gambar 1. Difraksi Fraunhofer ceah tungga (Sumber: Serway & Jewett, 2004) Besanya sudut difraksi pada ceah tungga dapat diperoeh meaui persamaan berikut : d sin θ = nλ (1) dengan: d adaah ebar ceah (m) n adaah orde difraksi θ adaah sudut antara ebar orde dengan jarak kisi dengan ayar pengamatan (rad) λ adaah panjang geombang sumber cahaya (m) Ketika meewati medium dengan indeks bias yang berbeda, cahaya akan dibiaskan. Sifat ini dapat dimanfaatkan untuk menentukan indeks bias cairan. Indeks bias cairan dapat ditentukan dengan menempatkan wadah sampe minyak keapa sawit diantara ceah tungga dan ayar pengamatan. Wadah yang digunakan bersifat transparan dan cukup tipis sehingga dapat ditembus oeh aser dan indeks bias wadah tersebut dapat diabaikan. Cairan berupa sampe minyak keapa sawit mengakibatkan pergeseran poa difraksi dari posisi awanya (Gambar 2). Pergeseran poa difraksi iniah yang akan diukur (Kumar & Joy, 2008). Berdasarkan persamaan (1), untuk poa difraksi pada terang pusat ke terang pertama (n = 1) memenuhi persamaan: d sin α 1 = λ 1 ; d sin α 2 = λ 2.(2) Sedangkan berdasarkan geometri pada gambar 2, diperoeh: tan α 1 = x 1 ; tan α 2 = x 2.. (3) Untuk sudut yang sangat keci, sin α tan α, sehingga panjang geombang : λ 1 = d x 1 ; λ 2 = d x 2. (4) Indeks bias cairan merupakan perbandingan kecepatan cahaya daam medium udara dengan kecepatan cahaya daam medium cairan: n = v u = λ 1 = x 1.(5) v c λ 2 x 2 dengan α 1 = sudut difraksi pada medium udara (rad) α 2 = sudut difraksi pada medium cairan (rad) λ 1 = panjang geombang cahaya pada medium udara (m) λ 2 = panjang geombang cahaya pada medium cairan (m) x 1 = jarak terang pusat dengan terang pertama pada medium udara (m) x 2 = jarak terang pusat dengan terang pertama pada medium cairan (m) v u = kecepatan cahaya di udara (m/s) v c = kecepatan cahaya di daam cairan (m/s) (Wojewoda & Ogonoksztacacych, 2012). Gambar 2. Poa difraksi orde pertama ketika meewati medium udara. cairan (Sumber : Wojewoda & Ogonoksztacacych, 2012) Pengukuran indeks bias minyak keapa sawit dengan menggunakan metode difraksi fraunhofer ceah tungga ebih mudah dan sederhana. Metode difraksi Fraunhofer hanya membutuhkan aser dan benda yang memiiki ceah sempit sebagai media pendifraksi. Seain itu, perumusan yang dipakai untuk mengetahui niai indeks bias pun cukup sederhana, yaitu membandingkan poa difraksi pada medium udara dengan medium minyak. Peneitian ini dapat digunakan sebagai tahap awa untuk mengetahui kuaitas minyak goreng.

3 Jurna ILMU DASAR, Vo. 15 No. 2, Jui 2014 : METODE PENELITIAN Bahan dan aat Peneitian ini diakukan di Laboratorium Optoeektronika dan Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA Universitas Jember, pada buan November 2013 sampai Januari Peraatan yang digunakan antara ain aser He-Ne (λ= 632,8 nm), ceah tungga dengan ebar ceah 0,4 mm, jangka sorong, geas ukur 100 m, wadah transparan berdimensi 15 cm x 6,5 cm x 7,5 cm dengan ketebaan 1 mm, pemanas, ayar dan termometer. Bahan yang digunakan pada peneitian ini adaah minyak keapa sawit dengan komposisi asam emak tak jenuh 6 gram dan asam emak jenuh 5 gram, dan arutan aquades sebagai bahan kaibrasi. Susunan aat yang digunakan pada peneitian ini dapat diihat pada gambar 3. Sampe minyak keapa sawit dipanaskan pada suhu 40 C, 70 C, 75 C, 80 C, 85 C, 90 C, 95 C dan 100 C. Pada peneitian ini, pengambian data diakukan dengan penguangan sebanyak 5 kai pada tiap suhu. Setiap pengukuran diakukan secara cepat (kurang dari 30 detik) untuk menjamin suhu sampe tetap stabi. Gambar 3. Peraatan peneitian skema susunan peraatan dan susunan peraatan Kaibrasi Untuk mengetahui adanya pengaruh wadah terhadap niai indeks bias cairan yang terukur maka diakukan kaibrasi peraatan peneitian dengan menggunakan aquades. Indeks bias aquades yaitu 1,332 digunakan sebagai referensi. Hasi pengukuran indeks bias aquades dengan menggunakan susunan peraatan seperti pada gambar 3 diperoeh sebesar 1,331 dengan deskrepansi sebesar 0,038%. Berdasarkan hasi tersebut diketahui bahwa wadah tidak berpengaruh besar terhadap niai indeks bias. HASIL dan PEMBAHASAN Data awa yang diperoeh pada peneitian ini berupa gambar poa difraksi pada ayar pengamatan seperti pada Gambar 4. Karena menggunakan ceah tungga, poa difraksi yang Journa homepage:

4 100 Pengukuran Indeks Bias (Supriyadi dkk) terbentuk berupa pita terang orde 0, 1, 2 dan seterusnya yang dipisahkan oeh pita geap. Pada medium udara diperoeh jarak poa difraksi paing ebar jika dibandingkan dengan ketiga poa difraksi ainnya. Perbedaan poa difraksi antara medium udara dan minyak keapa sawit terjadi karena adanya perbedaan kerapatan optik antara kedua medium. Udara memiiki kerapatan optik yang ebih rendah dibandingkan minyak keapa sawit. Pada medium minyak keapa sawit, jarak poa difraksi semakin meebar seiring dengan bertambahnya suhu. Ha ini terjadi karena pemanasan menyebabkan kerapatan optik minyak akan berubah sehingga menyebabkan perbedaan ebar poa difraksi. Poa difraksi yang teah diperoeh dapat digunakan sebagai indikasi awa adanya pengaruh suhu terhadap perubahan ebar poa difraksi sehingga perubahan indeks bias dapat diketahui. (c) (d) Gambar 4. Poa difraksi pada medium udara; minyak keapa sawit pada suhu 40 C; (c) minyak keapa sawit pada suhu 70 C; (d) minyak keapa sawit pada suhu 90 C Berdasarkan Standar mutu minyak goreng (SNI), indeks bias minyak goreng pada suhu 40 C mempunyai niai 1,4565-1,4585 (Paramitha, 2012). Hasi pengukuran indeks bias sampe minyak keapa sawit pada suhu 40 C daam peneitian ini adaah sebesar 1,455. Ha ini menunjukkan bahwa sampe minyak keapa sawit memiiki mutu yang cukup baik karena mempunyai indeks bias sedikit di bawah indeks bias yang disyaratkan SNI. Pengaruh suhu terhadap kuaitas minyak keapa sawit yang diketahui saah-satunya meaui niai indeks biasnya. Untuk sampe minyak keapa sawit yang diteiti, pengaruh perubahan suhu terhadap niai indeks bias dinyatakan daam grafik pada Gambar 5. Hasi pengukuran indeks bias sampe minyak keapa sawit untuk tiap suhu mempunyai niai standar error antara 0,003-0,007 dengan tingkat keseksamaan pengukuran ebih dari 99, 483 %. Niai keseksamaan tersebut menunjukkan bahwa kuaitas pengukuran yang diperoeh sudah sangat baik. Penyajian data daam bentuk grafik bertujuan untuk menentukan kemungkinan bagaimana bentuk hubungan antara kenaikan suhu terhadap perubahan indeks bias minyak keapa sawit. Berdasarkan grafik tersebut, data pada sampe minyak keapa sawit dapat didekati dengan mode kurva inier. Berdasakan hasi perhitungan, diperoeh persamaan regresi untuk grafik hubungan antara perubahan suhu terhadap niai indeks bias minyak keapa sawit daam bentuk persamaan inier: Y = (0,00145 ± 0,00021)X + (1,54232 ± 0,01757)(6) dengan Y menyatakan indeks bias dan X menyatakan perubahan suhu ( C) dengan koefisien determinasi (R 2 ) sebesar 0, Niai tersebut menunjukkan bahwa setiap titik data mendekati bentuk mode kurva yaitu inier. Seain itu, diperoeh juga koefisien koreasi (R) sebesar -0,97266 yang berarti bahwa perubahan suhu sangat berpengaruh terhadap perubahan niai indeks bias minyak keapa sawit. Tanda negatif daam koefisien koreasi menunjukkan perubahan keduanya berbanding terbaik. Pada persamaan regresi inier sampe minyak keapa sawit diperoeh gradien grafik sebesar -0, Tanda minus di depan niai gradien menunjukkan bahwa hubungan antara suhu dengan indeks bias adaah berbanding terbaik. Ha ini sesuai dengan peneitian sebeumnya yang teah diakukan oeh Dughaish (2010), apabia suhu naik maka indeks bias akan turun secara inier. Gradien grafik dapat digunakan untuk menentukan kuaitas sampe minyak keapa sawit berdasarkan perubahan niai indeks biasnya. Semakin keci niai gradien, maka perubahan indeks bias yang

5 Jurna ILMU DASAR, Vo. 15 No. 2, Jui 2014 : terjadi juga akan semakin keci. Gambar 5. Grafik hubungan perubahan suhu terhadap niai indeks bias pada minyak keapa sawit Pada persamaan tersebut diperoeh niai gradien grafik yang cukup keci yaitu 0,00145 yang menunjukkan bahwa kenaikan suhu minyak keapa sawit sebesar 1 C menyebabkan indeks biasnya turun hanya 0, Ketika dipanaskan, minyak keapa sawit hanya mengaami penurunan niai indeks bias yang cukup keci sehingga kuaitas sampe minyak keapa sawit masih cukup baik. Hasi ain yang dapat diihat dari persamaan regresi inier adaah konstanta. Konstanta sebesar 1,54232 niai indeks bias minyak keapa sawit tanpa pengaruh suhu. KESIMPULAN Kesimpuan yang diperoeh dari peneitian ini adaah sebagai berikut : 1. Hasi pengukuran indeks bias sampe minyak keapa sawit pada suhu 40ºC mendekati indeks bias referensi yaitu 1,455 sehingga diindikasikan memiiki kuaitas yang baik. 2. Kenaikan suhu sangat berpengaruh terhadap perubahan niai indeks bias. Hubungan antara suhu dengan indeks bias adaah semakin tinggi suhu maka niai indeks bias akan turun perahan secara inier sehingga kuaitas minyak keapa sawit tidak berubah secara signifikan. DAFTAR PUSTAKA Dughaish, Z. H Effect of γ-ray Irradiation and Heat Treatment on Some Physica Properties of Vegetabe Ois. Saudi Arabia. Journa Of Natura Science and Mathematics, Vo. 4 (2): PP Farida, Y. & Siregar, I, F Pengaruh Pemanasan Beruang Terhadap Sifat Fisikokimia dan Kandungan Asam Pamitat pada Minyak goreng. Universitas Pancasia. Jurna Imu Kefarmasian Indonesia, Vo. 4 (2): 83-91, September Kumar, J. P. K. & Joy, N Refractive Index of Liquids Using Laser Light. Laboratory Instruments Company Punjabi, Vo. 8 (3). Mukherjee, S. & Mitra, A Heath Effects Of Pam Oi. J Hum Eco, Vo. 26 (3): Paramitha, A. R. A Studi Kuaitas Minyak Makanan Goreng pada Penggunaan Minyak Goreng Beruang. Skripsi. Makassar: Universitas Hasanuddin. Sarojo, G. A Geombang dan Optika. Jakarta: Saemba Teknika. Serway, R. A. & Jewett, J. W Physics for Scientists and Engineers 6th Edition. USA: Caifornia State Poytechnic University. Sutiah, Firdausi, K. S. & Budi, W. S Studi Kuaitas Minyak Goreng dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias. Bekaa Fisika, Vo. 11 (2): Young, & Freedman Fisika Universitas Edisi Kesepuuh Jiid Kedua. Jakarta: Erangga. Wojewoda, G. F. & Ogonoksztacacych, Z. S Measuring Index of Refraction. Terjemahkan oeh Magorzata Czart. Artike. EU-HOU. Journa homepage: