KARAKTERISTIK GELOMBANG ULTRASONIK UNTUK MENDETEKSI MUTU MENTIMUN JEPANG (cucumis sativus L.) SKRIPSI YUSENDA DELIANA SITOMPUL F

Transkripsi

1 KARAKTERISTIK GELOMBANG ULTRASONIK UNTUK MENDETEKSI MUTU MENTIMUN JEPANG (cucumis sativus L.) SKRIPSI YUSENDA DELIANA SITOMPUL F DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011

2 Characteristic of Ultrasonic to Detect Quality of Japan Cucumber Yusenda Deliana Sitompul and I Wayan Budiastra Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West java, Indonesia. yus_tomz@yahoo.com ABSTRACT Japanese cucumber is one of the potential of agricultural products grown for export purposes. There is a large variation in quality of the fresh Japanese cucumber so we need evaluation method to evaluate without damaging Japanese cucumber. Ultrasonic is one of the method that can be used to determine the quality of Japanese cucumber and other agricultural products. Using ultrasonic method the acoustic properties of Japanese cucumber such as velocity, attenuation and zero moment were determined. In addition to acoustic properties, other parameters measured were physical and chemical properties of Japanese cucumber that is hardness, total dissolved solids and density were also measured. Japanese cucumbers are used in this research of 150 pieces with different harvest age of 25, 30, 35, 40 and 45 days. The result show that there is relationship between ultrasonic and physic chemical properties. It can be concluded that the parameters can be used as the basis for determining the quality of Japanese cucumber. From the research results, ultrasonic velocity can be used as the basis for determining the hardness of Japanese cucumber Keyword: ultrasonic, velocity, attenuation, zero moment

3 YUSENDA DELIANA SITOMPUL. F Karakteristik Gelombang Ultrasonik untuk Mendeteksi Mutu Mentimun Jepang. Di bawah bimbingan I Wayan Budiastra RINGKASAN Mentimun jepang merupakan salah satu jenis produk pertanian yang potensial dikembangkan terutama untuk tujuan ekspor. Tanaman mentimun jepang terdapat hampir di seluruh Indonesia dimana jumlah produksi setiap tahunnya cenderung meningkat. Gelombang ultrasonik merupakan gelombang suara yang frekuensinya lebih besar dari 20 khz atau di atas jangkauan dengar manusia. Gelombang ultrasonik merupakan gelombang mekanik yang hanya dapat merambat dalam suatu medium sehingga dalam ruang hampa gelombang tersebut tidak dapat merambat. Dalam proses perambatan gelombang terjadi beberapa peristiwa seperti pembiasan, pemantuan serta penyerapan. Hal tersebut menyebabkan adanya pengurangan intensitas gelombang yang menandakan pengurangan energi dari gelombang tersebut. Gelombang ultrasonik telah banyak dimanfaatkan di berbagai bidang seperti bidang kedokteran dan instrumentasi. Pemanfaatan gelombang ultrasonik yaitu dengan melihat sifat akustik gelombang ultrasonik yang merambat pada medium perantara. Sifat yang diukur berupa kecepatan gelombang, atenuasi serta moment zero yang diperoleh dari pengolahan dengan program matlab. Penggunaan gelombang ultrasonik pada bahan pertanian dilakukan pada intensitas yang rendah sehingga tidak merusak bahan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan sifat gelombang ultrasonik pada mentimun jepang dan sifat fisiko kimia mentimun jepang serta hubungan antara dua hal tersebut sehingga diperoleh landasan sebagai penentuan mutu mentimun jepang. Pada penelitian ini digunakan sebanyak 150 buah mentimun jepang dengan lima perbedaan umur panen yaitu 25, 30, 35, 40 dan 45 hari. Mentimun diperoleh dari kelompok tani Pacet Segar, Cipanas. Pengukuran dilakukan dengan melewatkan gelombang ultrasonik melalui mentimun jepang dan udara. Hasil yang diperoleh dari pengukuran berupa amplitudo dan waktu. Data yang diperoleh diolah sehingga diperoleh kecepatan gelombang, atenuasi dan juga moment zero. Sedangkan sifat fisiko kimia mentimun jepang yang diukur adalah kekerasan, TPT dan massa jenis. Hasil yang diperoleh berdasarkan penelitian adalah terdapat hubungan antara sifat akustik gelombang dengan sifat fisiko kimia mentimun jepang. Umur panen memiliki korelasi dengan massa jenis, total padatan terlarut, atenuasi dan moment zero. Dengan semakin lamanya umur panen maka massa jenis, TPT dan atenuasi semakin meningkat sedangkan nilai moment zero semakin menurun. Kecepatan gelombang ultrasonik berkorelasi dengan kekerasan dengan meningkatnya kecepatan gelombang maka tingkat kekerasan mentimun juga meningkat. Kecepatan gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk menentukan kekerasan mentimun jepang secara non destruktif.

4 KARAKTERISTIK GELOMBANG ULTRASONIK UNTUK MENDETEKSI MUTU MENTIMUN JEPANG (cucumis sativus L.) SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh YUSENDA DELIANA SITOMPUL F DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011

5 Judul skripsi Nama NIM : Karakteristik Gelombang Ultrasonik Untuk Mendeteksi Mutu Mentimun Jepang (cucumis sativus L.) : Yusenda Deliana Sitompul : F Menyetujui, Pembimbing, (Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr) NIP Mengetahui: Ketua Departemen, (Dr. Ir. Desrial, M.Eng) NIP Tanggal lulus :

6 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Karakteristik Gelombang Ultrasonik Untuk Mendeteksi Mutu Mentimun Jepang (cucumis sativus L.) adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Agustus 2011 Yang membuat pernyataan Yusenda Deliana Sitompul F

7 BIODATA PENULIS Yusenda Deliana Sitompul. Lahir di Medan, 28 Juni 1989 dari Bapak Aben Aster Sitompul dan ibu Pesta Dameria Naibaho, sebagai putri pertama dari empat bersaudara. Penulis memulai pendidikan di TK Prabhudy PWKI dan melanjutkan SD di sekolah yang sama, melanjutkan SLTP di SLTP Negeri 7 Medan dan menamatkan SMA di SMA negeri 10 Medan pada tahun Di tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB. Penulis memilih Program Studi Teknik Mesin Dan Biosistem. Selama mengikuti perkuliahan penulis aktif di beberapa organisasi seperti menjadi pengurus di UKM PMK IPB dan di GMKI Cabang Bogor. Penulis mengikuti Praktik Magang di PTPN II dan melaksanakan Praktik Lapangan di PTPN IV Unit Perkebunan Adolina pada tahun 2010.

8 KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, untuk segala anugerahnya. Terlebih lagi pada saat ini saya telah menyelesaikan penulisan skripsi dengan judul Karakteristik Gelombang Ultrasonik Untuk Mendeteksi Mutu Mentimun Jepang. Pada kesempatan ini juga saya menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah menolong serta mendukung saya baik dalam pelaksanaan penelitian maupun dalam penulisan skripsi ini. Ucapan terima kasih saya ucapkan kepada: 1. Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr sebagai dosen pembimbing skripsi yang telah banyak membantu dalam penyusunan skripsi ini. 2. Bapak Jajang Juansyah yang telah memberikan banyak masukan dalam penyusunan skripsi ini. 3. Bapak, Mama serta adik-adikku (Uli, Aldo dan Echa) yang selalu memberikan dukungan semangat dan doa. 4. Bapak Suryaden yang banyak membantu pada saat pelaksanaan penelitian 5. Semua dosen yang telah membagikan ilmu selama belajar di Teknik Mesin dan Biosistem 6. Seluruh staf Departemen Teknik Mesin dan Biosistem untuk semua bantuan yang telah diberikan. 7. Lovren untuk segala masukan, doa dan dukungannya 8. Teman-teman kostan Bilo (Panta, Juli, E enth, Rena, Jenny, Annette, Lisbet) yang selalu memberikan keceriaan. 9. Wissa dan Ika yang telah menemani saat pembelian bahan penelitian dan membantu dalam pengolahan data 10. Teman-teman Antripadu untuk semua hiburan 11. Teman-teman GMKI cabang Bogor 12. Teman-teman komisi Diaspora 13. Teman-teman TEP 44 (ensemble) Dan semua pihak yang telah membantu yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Semoga kita selalu dalam penyertaan Tuhan. Penulis sadar bahwa dalam skripsi ini masih banyak terdapat banyak kekurangan, sehingga penulis mengharapkan saran dan kritikan sebagai bahan perbaikan skripsi ini. Besar harapan penulis, skripsi ini bisa bermanfaat baik bagi penulis maupun bagi semua pihak yang memerlukan. Bogor, Agustus 2011 Penulis viii

9 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL... xii DARTAR LAMPIRAN... xiii I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan Penelitian... 2 II. TINJAUAN PUSTAKA... 3 A. Mentimun Jepang (cucumis sativus. L)... 3 B. Gelombang Ultrasonik... 6 C. Transduser Ultrasonik... 8 D. Penelitian Ultrasonik Pada Komoditas Pertanian... 9 III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian B. Alat dan Bahan C. Metode Penelitian Pengukuran sifat gelombang ultrasonik Pengukuran kekerasan Pengukuran total padatan terlarut IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Parameter Mutu Mentimun Jepang B. Sifat Fisiko Kimia Mentimun Jepang Kekerasan buah Total Padatan Terlarut Massa Jenis C. Sifat Gelombang Ultrasonik Kecepatan gelombang ultrasonik Atenuasi Moment zero D. Hubungan Antara Sifat Fisiko Kimia Dengan Umur Panen Mentimun Jepang Hubungan antara tingkat kekerasan buah dan umur panen Hubungan antara total padatan terlarut dan umur panen Hubungan antara massa jenis dan umur panen E. Hubungan Antara Sifat-Sifat Gelombang Ultrasonik Dengan Umur Panen Mentimun Jepang Hubungan kecepatan gelombang ultrasonik dengan umur panen mentimun jepang Hubungan atenuasi gelombang ultrasonik dengan umur panen mentimun jepang Hubungan moment zero dengan umur panen mentimun jepang F. Hubungan Antara Parameter Akustik Gelombang Ultrasonik Terhadap Sifat Fisiko Mentimun Jepang Hubungan antara kecepatan gelombang ultrasonik dengan tingkat kekerasan mentimun jepang Hubungan antara kecepatan gelombang ultrasonik dengan ix

10 massa jenis mentimun jepang Hubungan antara nilai atenuasi gelombang ultrasonik dengan tingkat kekerasan mentimun jepang Hubungan antara nilai atenuasi gelombang ultrasonik dengan massa jenis mentimun jepang Hubungan antara nilai moment zero gelombang ultrasonik dengan tingkat kekerasan mentimun jepang Hubungan antara nilai moment zero gelombang ultrasonik dengan massa jenis mentimun jepang.. 30 V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN x

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Mentimun jepang. 3 Gambar 2. Diagram alir pelaksanaan penelitian Gambar 3. Pengukuran sifat gelombang ultrasonik.. 13 Gambar 4. Pengukuran kekerasan mentimun Gambar 5. Refraktometer digital.. 15 Gambar 6. Hubungan antara umur panen dan kekerasan. 20 Gambar 7. Hubungan antara umur panen dan nilai TPT Gambar 8. Hubungan antara umur panen dan massa jenis Gambar 9. Hubungan antara umur panen dan kecepatan gelombang.. 23 Gambar 10. Hubungan antara umur panen dan atenuasi Gambar 11. Hubungan antara umur panen dan Moment Zero. 25 Gambar 12. Hubungan antara kecepatan dengan kekerasan 26 Gambar 13. Hubungan antara kecepatan dan massa jenis 27 Gambar 14. Hubungan antara atenuasi dan kekerasan. 28 Gambar 15. Hubungan antara atenuasi dan massa jenis Gambar 16. Hubungan antara Moment Zero dan kekerasan 29 Gambar 17. Hubungan antara Moment Zero dan massa jenis.. 30 xi

12 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Data produksi mentimun 1 Tabel 2. Kandungan gizi dalam 100 gram mentimun.. 5 Tabel 3. Parameter Mutu Mentimun Jepang 16 Tabel 4. Data kekerasan mentimun jepang. 17 Tabel 5. Data TPT mentimun jepang Tabel 6. Data massa jenis mentimun jepang Tabel 7. Data kecepatan gelombang ultrasonik pada mentimun jepang.. 18 Tabel 8. Data atenuasi gelombang ultrasonik pada mentimun jepang 19 Tabel 9. Data moment zero gelombang ultrasonik pada mentimun jepang. 19 xii

13 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Perhitungan kecepatan gelombang Lampiran 2. Perhitungan koefisien atenuasi Lampiran 3. Program matlab untuk mengolah sinyal ultrasonik menjadi spectral density dengan operasi FFT 35 Lampiran 4. Tampilan sinyal gelombang ultrasonik pada program matlab Lampiran 5. Data kecepatan gelombang ultrasonik. 37 Lampiran 6. Data koefisien atenuasi. 39 Lampiran 7. Nilai Moment zero 41 Lampiran 8. Data Total Padatan Terlarut. 43 Lampiran 9. Data massa jenis mentimun jepang.. 45 Lampiran 10. Data tingkat kekerasan mentimun jepang.. 47 xiii

14 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Produk hortikultura seperti buah-buahan dan sayuran merupakan salah satu produk yang banyak ditemukan di Indonesia. Hal tersebut dikarenakan banyaknya kandungan gizi dalam buah dan sayuran yaitu berupa vitamin, mineral, dan juga serat makanan. Indonesia sebagai negara beriklim tropis memiliki banyak jenis buah dan sayuran. Mentimun jepang merupakan salah satu tanaman yang potensial untuk dikembangkan terutama untuk tujuan ekspor ke negara Jepang atau Eropa. Mentimun jepang atau yang dikenal dengan zhucinni atau kyuri memiliki perbedaan dengan mentimun lokal baik dari warna maupun tekstur buahnya. Saat ini banyak pengusaha hortikultura mengembangkan jenis tanaman ini guna memenuhi kebutuhan pasar luar negeri. Buah mentimun terdapat hampir di seluruh Indonesia. Data produksi mentimun dapat dilihat pada tabel 1. Dari tabel 1 dapat kita lihat bahwa produksi mentimun cukup besar. Selain dikonsumsi dalam keadaan segar, buah mentimun jepang sering diolah menjadi jenis makanan lainnya seperti asinan. Tabel 1. Data Produksi Mentimun Tahun Produksi (ton) Sumber: BPS RI Dalam proses pemasaran, permasalahan yang sering terjadi adalah masyarakat sulit mengetahui mutu buah mentimun dari penampakan luarnya. Hal ini disebabkan karena terkadang buah yang dari luar terlihat baik dengan warna yang baik pula belum tentu buah bagian dalamnya juga baik begitu juga dengan tekstur buah tidak bisa diketahui hanya dengan melihat bagian luar buah. Pemanenan atau pemetikan buah mentimun pada tingkat kematangan tertentu akan sangat berpengaruh terhadap mutu buah mentimun seperti terhadap rasa dan tingkat kekerasan atau kerenyahannya. Pendugaan mutu buah seringkali dilakukan secara manual berdasarkan berat, warna dan ukurannya. Selain cara tersebut cara lain yang digunakan untuk menentukan mutu buah adalah 1

15 dengan metode destruktif. Metode seperti ini juga memiliki kekurangan karena buah yang telah di uji tidak dapat dikemas untuk dikonsumsi. Selain itu dengan metode destruktif tidak dapat diperoleh data mutu secara keseluruhan karena penentuan mutu dilakukan dengan pengambilan contoh dari populasi yang ada. Metode yang sering dilakukan pada saat ini untuk pendugaan tingkat kerenyahan dan mutu buah dapat ditentukan dengan metode non destruktif seperti dengan menggunakan near infrared, jaringan saraf tiruan atau dengan menggunakan gelombang ultrasonik. Penggunaan gelombang ultrasonik dalam pemutuan buah mentimun sangat diperlukan untuk mengetahui mutu buah dan tingkat kerenyahannya tanpa merusak buah tersebut. Untuk pemasaran buah mentimun jepang, teknologi ini sangat diperlukan agar konsumen tidak kecewa, apalagi untuk kebutuhan ekspor. Gelombang ultrasonik dapat merambat pada medium fluida dan medium padat. Gelombang ultrasonik dapat menembus bagian dalam mentimun jepang sehingga dapat diketahui sifat akustik dari mentimun jepang. Kecepatan perambatan dari gelombang ultrasonik akan menjadi salah satu parameter untuk mengetahui mutu mentimun jepang. Selain itu terdapat parameter-parameter lain yang dihubungkan dengan sifat fisik-kimia mentimun jepang sehingga diperoleh data untuk menentukan sifat-sifat mentimun jepang. B. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan mengkaji karakteristik gelombang ultrasonik untuk penentuan mutu mentimun jepang dengan uraian berikut: 1. Untuk menentukan sifat gelombang ultrasonik mentimun jepang 2. Mengkaji hubungan sifat gelombang ultrasonik mentimun jepang dan sifat fisiko kimia mentimun jepang sehingga bisa digunakan sebagai landasan penentuan mutu mentimun jepang. 2

16 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Mentimun Jepang (cucumis sativus L) Mentimun jepang banyak dikenal oleh pedagang sayuran karena nilai ekonomis yang tinggi. Mentimun jepang memiliki beberapa perbedaan dengan mentimun lokal baik dalam hal warna, rasa dan tekstur buahnya. Mentimun jepang memiliki warna buah hijau pekat (seperti pada gambar 1), rasa yang lebih manis dan tekstur buah yang lebih renyah. Hal lain yang membedakan mentimun jepang dengan mentimun lokal adalah umur panen yang lebih cepat. Gambar 1. Mentimun Jepang Tanaman mentimun berasal dari India, tepatnya di lereng gunung Himalaya. Di kawasan ini ditemukan jenis mentimun liar yaitu Cucumis Hardwichii Royle yang jumlah kromosom sepasang (n=14) padahal jumlah kromosom mentimun pada umumnya adalah 2n =2x = 24. Sumber genetik timun yang lain ditemukan di Afrika Selatan. Dari India dan Afrika selatan tanaman mentimun meluas ke daerah Mediterania. Mentimun jepang merupakan salah satu tanaman sayuran yang banyak ditemukan di pasaran lokal. Tanaman mentimun adalah tanaman semusim yang menjalar atau memanjat dengan alat pemegang berbentuk pilin ataupun spiral. Daun tanaman mentimun kasar dan berwarna hijau, berjari tiga hingga tujuh. Bunganya merupakan bunga tunggal berbentuk lonceng dan bewarna kuning. Tanaman mentimun jepang dapat tumbuh di tempat yang ketinggiannya kira-kira m dpl. Pertumbuhan optimal pada mentimun jepang ini terjadi pada penanaman di ketinggian 400 m dpl. Selain ketinggian, faktor lain yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman mentimun jepang adalah tekstur tanah. Untuk tanaman ini tekstur tanah yang sesuai adalah tanah dengan kadar liat rendah dan ph sekitar 6-7. Tanaman mentimun juga harus mendapatkan sinar matahari yang cukup dengan suhu 21 0 C C. Pembudidayaan tanaman mentimun baik dilakukan pada akhir musim hujan atau pada awal musim kemarau. Penanaman dapat dilakukan dengan penanaman biji secara langsung atau dengan pemindahan bibit dari persemaian. Dalam pertumbuhannya tanaman timun sering diserang oleh hama dan penyakit. Beberapa jenis hama yang sering menyerang tanaman mentimun adalah sebagai berikut. 1. Oteng-oteng atau Kutu Kuya (Aulocophora similis Oliver). 3

17 Kumbang daun berukuran 1 cm dengan sayap kuning polos. Gejala : merusak dan memakan daging daun sehingga daun bolong; pada serangan berat, daun tinggal tulangnya. Pengendalian: Natural BVR atau PESTONA. 2. Ulat Tanah (Agrotis ipsilon) Ulat ini berwarna hitam dan menyerang tanaman terutama yang masih muda. Gejala: Batang tanaman dipotong disekitar leher akar. 3. Lalat buah (Dacus cucurbitae Coq.) Lalat dewasa berukuran 1-2 mm. Lalat menyerang mentimun muda untuk bertelur, Gejala: memakan daging buah sehingga buah abnormal dan membusuk. Pengendalian : Natural METILAT. 4. Kutu daun (Aphis gossypii Clover) Kutu berukuran 1-2 mm, berwarna kuning atau kuning kemerahan atau hijau gelap sampai hitam. Gejala: menyerang pucuk tanaman sehingga daun keriput, kerititing dan menggulung. Kutu ini juga penyebar virus. Pengendalian : Natural BVR atau PESTONA Sedangkan jenis penyakit yang sering menyerang tanaman mentimun adalah 1. Busuk daun (Downy mildew) Penyebab : Pseudoperonospora cubensis Berk et Curt. Menginfeksi kulit daun pada kelembaban udara tinggi, temperatur C dan berembun atau berkabut. Gejala : daun berbercak kuning dan berjamur, warna daun akan menjadi coklat dan busuk. Pengendalian : Pemberian Natural GLIO sebelum tanam. 2. Penyakit tepung (Powdery mildew ) Penyebab : Erysiphe cichoracearum. Berkembang jika tanah kering di musim kemarau dengan kelemaban tinggi. Gejala : permukaan daun dan batang muda ditutupi tepung putih, kemudian berubah menjadi kuning dan mengering. Pengendalian : Pemberian Natural GLIO sebelum tanam. 3. Antraknose Penyebab : cendawan Colletotrichum lagenarium Pass. Gejala: bercak-bercak coklat pada daun. Bentuk bercak agak bulat atau bersudut-sudut dan menyebabkan daun mati; gejala bercak dapat meluas ke batang, tangkai dan buah. Bila udara lembab, di tengah bercak terbentuk massa spora berwarna merah jambu. Pengendalian : Pemberian Natural GLIO sebelum tanam. 4. Bercak daun bersudut Penyebab : cendawan Pseudomonas lachrymans. Menyebar pada saat musim hujan. Gejala : daun berbercak kecil kuning dan bersudut; pada serangan berat seluruh daun yang berbercak berubah menjadi coklat muda kelabu, mengering dan berlubang. Pengendalian : Pemberian Natural GLIO sebelum tanam. 5. Virus Penyebab : Cucumber Mosaic Virus, CMV, Potato virus mosaic, PVM; Tobacco Etch Virus, TEV; otato Bushy Stunt Virus (TBSV); Serangga vektor adalah kutu daun Myzus persicae Sulz dan Aphis gossypii Glov. Gejala : daun menjadi belang hijau tua dan hijau muda, daun berkerut, tepi daun menggulung, tanaman kerdil. Pengendalian: dengan mengendalikan serangga vektor dengan Natural BVR atau PESTONA, mengurangi kerusakan mekanis, mencabut tanaman sakit dan rotasi dengan famili bukan Cucurbitaceae. 6. Kudis (Scab) Penyebab : cendawan Cladosporium cucumerinum Ell.et Arth. Terjadi pada buah mentimun muda. Gejala : ada bercak basah yang mengeluarkan cairam yang jika mengering akan seperti 4

18 karet; bila menyerang buah tua, terbentuk kudis yang bergabus. Pengendalian : Pemberian Natural GLIO sebelum tanam. 7. Busuk buah Penyebab : cendawan (1) Phytium aphinadermatum (Edson) Fizt.; (2) Phytopthora sp., Fusarium sp.; (3) Rhizophus sp., (4) Erwinia carotovora pv. Carotovora. Infeksi terjadi di kebun atau di tempat penyimpanan. Gejala : (1) Phytium aphinadermatum: buah busuk basah dan jika ditekan, buah pecah; (2) Phytopthora: bercak agak basah yang akan menjadi lunak dan berwarna coklat dan berkerut; (3) Rhizophus: bercak agak besah, kulit buah lunak ditumbuhi jamur, buah mudah pecah; (4) Erwinia carotovora: buah membusuk, hancur dan berbau busuk. Pengendalian: dengan menghindari luka mekanis, penanganan pasca panen yang hati-hati, penyimpanan dalam wadah bersih dengan suhu antara 5 7 derajat C. Dan pemberian Natural GLIO sebelum tanam. Tanaman mentimun dapat dipanen dalam 1.5 bulan. Pemungutan hasil dapat dilakukan dalam waktu kurang dari sebulan. Buah yang dapat dipungut adalah buah yang sudah besar namun tidak terlalu tua. Tanaman mentimun jepang dikelompokkan berdasarkan klasifikasi berikut: Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Class : Dicotyledonae Ordo : Cucurbitales Family : Cucurbitaceae Genus : Cucumis Species : Cucumis Sativus L. Mentimun jepang memiliki banyak kandungan gizi yang bermanfaat bagi tubuh kita. Mentimun jepang banyak mengandung vitamin A, B dan vitamin C, selain itu mentimun juga mengandung sedikit saponin, enzim pencernaan, glutathione, protein, dan karbohidrat. Mentimun dapat digunakan sebagai penyegar badan, penyejuk, menghaluskan dan melemaskan kulit. Tabel 2. Kandungan gizi dalam 100 gram mentimun Komponen Jumlah kandungan Protein 0,6 g Lemak 0.2 g Karbohidrat 2.4 g Serat 0.5 g Abu 0.4 g Kalsium 19 mg Fosfor 12 mg Kalium 122 mg Zat besi 0.4 mg Natrium 5 mg Vitamin B mg Vitamin B mg Niacin 0.1 Vitamin C 10 mg Sumber : Direktorat Gizi Depkes R.I (1981) 5

19 Mentimun jepang biasanya dikonsumsi sebagai lalapan, namun banyak juga olahan makanan yang dibuat dengan bahan dasar mentimun seperti asinan mentimun dan minuman sari mentimun. Mentimun yang baik adalah mentimun yang segar, muda, berwarna cemerlang, dan tidak lunak. Mentimun jepang banyak diekspor ke luar negeri terutama ke negara Jepang. Permintaan pasar Jepang terhadap mentimun rata-rata ton per tahun. Mutu mentimun jepang yang harus dipenuhi sesuai dengan permintaan konsumen menurut petani mentimun yaitu warna mentimun jepang harus hijau pekat, bentuknya lurus dan pada bagian kulit tidak ada cacat serta tingkat kekerasan yang renyah. B. Gelombang Ultrasonik Gelombang terjadi apabila adanya suatu gangguan pada kesetimbangan dalam suatu sistem dan gelombang tersebut dapat merambat melalui suatu medium dimana setelah gangguan ini lewat keadaan medium akan kembali ke keadaan semula seperti sebelum gangguan itu datang. Gelombang seperti ini dinamakan gelombang mekanik seperti gelombang bunyi. Secara umum gelombang dibagi menjadi dua kategori yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik. Gelombang mekanik memerlukan suatu medium untuk merambat sedangkan gelombang yang tidak memerlukan medium untuk merambat disebut gelombang elektromagnetik. Contoh gelombang mekanik adalah gelombang pada tali dan gelombang akustik sedangkan contoh gelombang elektromagnetik adalah seperti gelombang radio, radiasi inframerah, sinar-x dan yang lainnya. Gelombang elektromagnetik dapat berjalan melalui ruang hampa. Ada dua jenis gelombang yaitu gelombang transversal dan gelombang longitudinal. Gelombang transversal terjadi apabila pergeseran medium tegak lurus terhadap arah perjalanan gelombang sedangkan gelombang longitudinal terjadi apabila gerakan partikel pada medium adalah gerakan bolak-balik sepanjang arah yang sama dengan arah perjalanan gelombang. Gelombang memiliki beberapa sifat seperti dapat berinteraksi dengan dengan benda, jika gelombang datang pada sebuah benda maka gelombang tersebut dapat di absorbs, direfleksikan, ditransmisikan atau direfraksikan. Gelombang akustik seperti bunyi merupakan salah satu gelombang mekanik yang dapat merambat baik di dalam fluida maupun di dalam padatan. Di dalam fluida gelombangnya merupakan longitudinal sedangkan dalam padatan gelombangnya dapat berupa gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Gelombang sinusoidal adalah jenis gelombang bunyi yang memiliki frekuensi, amplitudo dan panjang gelombang tertentu. Manusia memiliki batas pendengaran pada frekuensi tertentu yaitu sekitar Hz yang disebut dengan gelombang audiosonik. Frekuensi tersebut disebut audible range atau jangkauan yang dapat didengar oleh manusia. Selain itu ada juga yang disebut dengan gelombang ultrasonik yaitu gelombang dengan frekuensi di atas jangkauan dengar manusia (di atas 20 khz) seperti magnet listrik, getaran Kristal piezo elektrik dan gelombang infrasonik dengan frekuensi gelombang di bawah jangkauan dengar manusia (dibawah 20 Hz) seperti getaran gempa,dan tanah longsor. Gelombang bunyi berjalan ke semua arah dari sumber bunyi dengan amplitudo tergantung pada arah dan jarak dari sumber. Gelombang ultrasonik merupakan gelombang mekanik sehingga dalam perambatannya membutuhkan medium perantara. Gelombang ultrasonik tidak dapat merambat pada ruang hampa sehingga proses transmisi pada ruang hampa tidak pernah terjadi. Perambatan gelombang ultrasonik merupakan perambatan dari gelombang tekanan. 6

20 Gelombang ultrasonik memiliki prinsip yang sama dengan gelombang mekanik lainnya sehingga proses pembiasan, pemantulan, polarisasi atau yang lainnya tetap terjadi. Proses pemantulan dan pembiasan pada gelombang ultarsonik bisa terjadi bila melewati medium yang indeks biasnya berbeda. Pada proses tersebut akan terjadi pengurangan intensitas gelombang yang menandakan adanya pengurangan energi dari gelombang tersebut. Ditinjau dari sudutnya, pembiasan memiliki sudut bias 0 0 sampai 90 0 sementara pemantulan memiliki sudut bias 90 0 sampai atau sudut pantul sebesar 0 0 sampai Pemantulan dan pembiasan yang kompleks akan terjadi pada medium fluida, hal ini terjadi karena pada medium padat gelombang yang terjadi bukan saja gelombang longitudinal tapi ada kemungkinan terdapat juga gelombang transversal. Selain proses pembiasan dan proses pemantulan, proses lainnya adalah proses penyerapan atau absorpsi. Proses penyerapan pada gelombang sering terjadi pada medium padat yang ditandai dengan adanya penurunan amplitudo gelombang. Besaran yang menyatakan konstanta absorpsi dikenal dengan koefisien absorpsi. Koefisien absorpsi dipengaruhi oleh konsentrasi medium yang dilalui gelombang tersebut. Besarnya penyerapan yang terjadi tergantung pada karakteristik fisik dari medium yang dilaluinya. Blitz (1971) menyatakan bahwa dalam proses perambatannnya dalam medium, intensitas gelombang ultrasonik berkurang terhadap jarak yang ditempuh. Pengurangan intensitas terjadi karena adanya penyerapan energi oleh medium. Besarnya penyerapan energi dinyatakan dalam koefisien absorpsi atau koefisien atenuasi. Pemanfaatan gelombang ultrasonik telah banyak dilakukan dalam berbagai bidang, seperti dalam bidang kedokteran atau dalam bidang instrumentasi untuk mengukur besaran suhu, kecepatan aliran, viskositas cairan, tekanan gas dan yang lainnya. Penerapan gelombang ultrasonik adalah dengan mengamati sifat akustik gelombang ultrasonik yang merambat dalam suatu medium. Sifat yang diukur meliputi kecepatan gelombang dan koefisien atenuasi atau koefisien penyerapan energi. Untuk pengukuran bahan pertanian biasanya digunakan gelombang dengan intensitas yang rendah sekitar 1-10 MHz sehingga tidak merusak bahan pertanian tersebut. Gooberman (1968) menyatakan gelombang ultrasonik akan merambat lebih baik pada medium padat dibandingkan pada medium cair atau gas. Pengukuran kecepatan gelombang ultrasonik telah banyak diterapkan untuk mendeteksi cacat buah bagian dalam. Kecepatan gelombang pada medium padat merupakan fungsi dari massa jenis, modulus young dan perbandingan poisson. Koefisien atenuasi merupakan besaran yang menyatakan kehilangan sejumlah energi karena gelombang melewati suatu medium. Besarnya energi yang hilang tergantung pada jenis mediumnya. Pada gas atenuasinya besar, pada cairan atenuasinya sedang sedangkan padatan atenuasinya kecil. Kehilangan energi disebabkan oleh beberapa hal yaitu kehilangan energi akibat adannya penyerapan oleh medium dan peristiwa gelombang pada bidang batas medium. Kehilangan energi di dalam medium dapat disebabkan oleh tiga penyebab utama yang berbeda mekanismenya, yaitu absorpsi akibat viskositas, konduktivitas panas, dan pertukaran energi molekuler. Koefisien atenuasi dapat diketahui dengan mengkonversi tegangan sinyal yang dikirim dan diterima setelah melalui suatu jarak tertentu. Nilai tegangan dari sinyal ini menggambarkan besarnya energi gelombang ultrasonik. Energi gelombang ultrasonik berbanding lurus dengan amplitudo tegangan sinyal listrik yang dideteksi. Pengukuran atenuasi gelombang ultrasonik dapat menggunakan rumus berikut: ]...(1) 7

21 Cara lain untuk mengetahui koefisien atenuasi ini adalah dengan mengetahui terlebih dahulu nilai Moment Spectral Density (Mo). ]...(2) dimana : X = jarak Ao = Amplitudo mula-mula (volt) Ax = Amplitudo setelah menempuh jarak x (volt) Mo o = Moment spectral density mula-mula Mo x = Moment spectral density pada jarak x Garret et al (1972) mengukur kecepatan gelombang dengan menurunkan rumus berikut : sedangkan Vb 2 = E/ρ (3) E = F / (ε.a) dengan : Vb = kecepatan gelombang (m/s) E = modulus young (Pa) = massa jenis (kg/m 3 ) F = gaya (Newton) A = luas permukaan (m 2 ) ε = tensile strain Dari rumus di atas diketahui modulus young berbanding lurus dengan kecepatan gelombang. Modulus young berbanding lurus dengan gaya, semakin besar besar gaya yang dibutuhkan maka semakin besar tingkat kekerasan, dengan demikian modulus young juga semakin besar sehingga kecepatan gelombang juga semakin besar. C. Transduser Ultrasonik Transduser adalah suatu alat yang mengubah suatu energi ke dalam bentuk energi lainnya. Transduser ultrasonik mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk suara dan sebaliknya, transduser ultrasonik juga dapat mengubah energi mekanik seperti suara menjadi energi listrik. Transduser akan mengeluarkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi di atas 20 khz. Besarnya gelombang ultrasonik yang dapat dibangkitkan tergantung pada jenis transdusernya. Sebagai contoh transduser 40 khz akan membangkitkan gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 khz. Transduser akan aktif jika diberi sinyal sebesar 40 khz. Pada penelitian ini digunakan gelombang ultrasonik dengan frekuensi sebesar 50 khz, hal tersebut dikarenakan transduser yang digunakan adalah t ransduser dengan frekuensi 50 khz.. Transduser terdiri dari dua jenis yaitu transduser pengirim (transmitter) Tx dan transduser penerima (receiver) Rx. 8

22 Transduser ultrasonik terbuat dari material piezoelectric yaitu terbuat dari bahan quartz (SiO 3 ) dan Barium titanat (BaTiO 3 ) yang akan menghasilkan medan listrik pada saat material berubah bentuk atau dimensinya sebagai akibat dari gaya mekanik. Hal tersebut sering disebut efek piezoelektrik. Bahan piezoelektik yang digunakan pada transduser ultrasonik mengubah sinyal listrik menjadi getaran mekanik dan mengubah kembali getaran mekanik menjadi energi istrik. Elemen aktif dari transduser adalah inti transduser yang mengubah energi listrik menjadi energi suara dan sebaliknya mengubah energi suara menjadi energi listrik. Elemen aktif pada transduser biasanya adalah sebuah material terpolarisasi. Material terpolarisasi adalah beberapa bagian molekul bermuatan positif dan sebagian lagi bermuatan negatif dengan elektroda yang menempel pada dua sisi yang berlawanan. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik sehingga menghasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul. Penyesuaian molekul akan menyebabkan perubahan dimensi pada material. Komponen utama pada transduser ultrasonik adalah elemen aktif, backing, dan wear plate. Elemen aktif terbuat dari bahan piezo atau ferroelectric yang mengubah energi listrik yang dihasilkan oleh pembangkit pulsa menjadi energi ultrasonik. Backing mempunyai penguatan yang tinggi. Material yang mempunyai kerapatan yang sangat tinggi digunakan untuk mengontrol getaran dari transduser dengan menyerap radiasi energi dari bagian belakang elemen. Wear plate berfungsi untuk melindungi bagian elemen aktif serta sebagai medium yang kontak langsung dengan material yang akan diuji. D. Penelitian Ultrasonik Pada Komoditas Pertanian Penelitian mengenai gelombang ultrasonik telah banyak dilakukan sebelumnya. Beberapa penelitian mengkaji gelombang ultrasonik dalam penentuan tingkat kematangan buah, deteksi adanya lalat buah dan banyak penelitian lainnya. Trisnobudi et al melakukan penelitian mengenai evaluasi kematangan buah apel dengan menggunakan gelombang ultrasonik. Berdasarkan hasil penelitian dinyatakan bahwa kecepatan menunjukkan kolerasi yang kuat terhadap kekerasan dan rapat massa sedangkan terhadap keasaman dan kadar gula kolerasinya tidak kuat. Sementara itu atenuasi terhadap kekerasan menunjukkan penurunan. Budiastra et al melakukan pengujian mutu buah-buahan dengan gelombang ultrasonik. Pengujian dilakukan tanpa merusak buah. Dalam pengujian mutu buah dianalisa hubungan antara sifat fisiko kimia buah dengan sifat akustiknya. Penelitian lain yang dilakukan Budiastra et el adalah hubungan sifat fisik dan gelombang ultrasonik durian utuh dengan sifat fisiko kimia daging durian. Berdasarkan penelitian dinyatakan bahwa buah yang matang akan memiliki rongga udara di bagian dalamnya dan menyebabkan atenuasi gelombang ultrasonik membesar dan semakin kecilnya sinyal yang dapat diteruskan. Penelitian dengan produk yang sama dilakukan oleh Haryanto (2002) yaitu pengembangan model empiris untuk menentukan tingkat ketuaan dan kematangan durian unggul secara non destruktif dengan gelombang ultrasonik. Dari penelitian disimpulkan bahwa sifat akustik dapat digunakan untuk membedakan antara durian muda dan durian tua, dan dari beberapa parameter ternyata sifat akustik berhubungan lebih erat dengan tingkat kekerasan. Jajang Juansyah (2005) membuat rancang bangun sistem pengukuran gelombang ultrasonik untuk penentuan mutu buah manggis. Dari hasil penelitian disimpulkan pengukuran sifat akustik 9

23 terutama kecepatan dan atenuasi memiliki kontribusi yang sejalan. Meningkatnya kekerasan buah menyebabkan semakin rendahnya kecepatan gelombang ultrasonik, sedangkan peningkatan total padatan terlarut sejalan dengan peningkatan kecepatan gelombang. Buah manggis yang telah matang memiliki kekerasan yang rendah, total padatan terlarut yang tinggi dan atenuasi yang rendah. Selain penelitian di atas, penelitian yang juga berkaitan dengan gelombang ultrasonik yaitu penelitian yang dilakukan oleh Arie Soeseno (2007) mengenai karakteristik gelombang ultrasonik untuk mendeteksi tingkat kematangan buah pisang raja bulu. Dari hasil penelitian disimpulkan tidak ada kolerasi antara kecepatan gelombang dengan tingkat kekerasan namun kecepatan berkolerasi dengan total padatan terlarut. Atenuasi berpengaruh terhadap kekerasan buah yaitu semakin tinggi atenuasi maka semakin rendah kekerasan buah. Sedangkan momen zero berbanding lurus dengan tingkat kekerasan dan berbanding terbalik dengan nilai TPT. Sifat akustik yang digunakan untuk pendugaan tingkat kematangan buah adalah atenuasi dan momen zero. Buah matang ditunjukkan dengan nilai atenuasi yang tinggi dan nilai momen zero yang kecil. Nasution (2006) melakukan pengembangan sistem evaluasi buah manggis secara non destruktif dengan gelombang ultrasonik. Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa kecepatan rambat gelombang memiliki hubungan korelasi dengan sifat fisik berupa tingkat kekerasan dan sifat kimia buah yang meliputi total gula dan total padatan terlarut. Djamila (2010) juga melakukan evaluasi mutu dengan gelombang ultrasonik untuk produk buah naga dan dapat disimpulkan bahwa kecepatan gelombang berkorelasi positif dengan kekerasan dan total asam sedangkan untuk total gula berkorelasi negatif. Bila dilihat dari umur panen maka kecepatan gelombang ultrasonik akan menurun dengan meningkatnya umur panen sementara itu koefisien atenuasi ikut meningkat. 10

24 III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian (TPPHP), Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Waktu Pelaksanaan Penelitian adalah bulan Maret sampai dengan bulan Mei B. Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah Refraktometer digital ATAGO PR-201 untuk mengukur sifat fisik dan sifat kimia mentimun jepang. Rheometer model CR 300 DX-L untuk mengukur kekerasan buah mentimun jepang. Untuk pengukuran sifat gelombang ultrasonik digunakan transduser pemancar dan penerima gelombang ultrasonik dengan frekuensi 50 khz dengan bahan piezoelektrik dan oscilloscope digital, ultrasonik tester dan personal komputer. Bahan yang digunakan adalah mentimun jepang sebanyak 150 buah dengan lima perbedaan umur panen. Mentimun jepang diperoleh dari Cipanas, Cianjur, Jawa Barat. C. Metode Penelitian Metode penelitian ini dilakukan sebagai berikut: 1. Mentimun jepang dibersihkan terlebih dahulu, lalu diukur massa jenisnya dengan terlebih dahulu mengukur volume mentimun jepang dengan menggunakan gelas ukur dan mengukur massanya sehingga bisa dihitung besarnya massa jenis mentimun jepang dengan membagikan antara massa dan volume. 2. Mentimun jepang yang sudah bersih dilewatkan gelombang ultrasonik sehingga diperoleh data kecepatan gelombang, atenuasi, dan nilai zero moment. 3. Mentimun jepang yang telah dilewatkan gelombang ultrasonik diukur kekerasannya sehingga diperoleh data kekerasan. 4. Mentimun jepang yang telah diukur data kekerasannya dibelah menjadi beberapa bagian untuk mengukur total padatan terlarutnya (TPT) sehingga diperoleh nilai TPT 5. Setelah data dari beberapa parameter diperoleh maka dilakukan analisa terhadap keterkaitan data yang diperoleh sehingga dapat disimpulkan parameter yang dapat digunakan untuk mengetahui mutu mentimun jepang. Diagram alir pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada gambar 2. 11

25 Mulai Mentimun jepang Pengukuran massa jenis Pengukuran parameter gelombang ultrasonik Atenuasi, kecepatan gelombang, dan nilai zero moment Pengukuran tingkat kekerasan Data kekerasan Pengukuran total padatan terlarut Data total padatan terlarut Hubungan antar parameter Parameter yang digunakan untuk mengetahui mutu mentimun jepang selesai Gambar 2. Diagram alir pelaksanaan penelitian 12

26 1. Pengukuran sifat gelombang ultrasonik Buah mentimun yang akan dilihat sifat gelombang ultrasoniknya dibersihkan terlebih dahulu. Setelah itu dilakukan penembakan gelombang ultrasonik pada bagian pangkal, tengah dan ujung. Proses pengukuran dapat dilihat pada gambar 3 berikut. osiloskop komputer Ultrasonik tester Transduser penerima Gambar 3. Pengukuran sifat gelombang ultrasonik Transduser pemancar Cara pengukuran adalah dengan menyalakan oscilloscope dan ultrasonik tester. Mentimun jepang yang telah dibersihkan diletakkan pada dudukan buah. Gelombang ultrasonik ditembakkan ke buah pada sisi yang berbeda yaitu bagian pangkal, tengah dan ujung buah. Penembakan gelombang ultrasonik dilakukan beberapa kali. Untuk mengetahui dimensi panjang buah maka dibawah dudukan buah diletakkan mistar. Hasil penembakan buah akan ditampilkan pada layar monitor komputer. Data yang diperoleh adalah data amplitudo dan waktu yang disimpan dalam Microsoft excel. Penghitungan kecepatan gelombang Penghitungan kecepatan gelombang ultrasonik dilakukan dengan mencari waktu tempuh. Waktu tempuh dapat dihitung dengan mengetahui selisih pulsa listrik dari rangkaian pengirim dan rangkaian penerima. Waktu tempuh diperoleh ketika gelombang ditembakkan oleh transmitter hingga memasuki buah. Setelah waktu tempuh diperoleh, kecepatan gelombang dapat dihitung dengan mengetahui dimensi buah atau jarak transmitter ke receiver ketika dilewati gelombang ultrasonik. Penghitungan kecepatan gelombang ultrasonik dilakukan dengan menggunakan rumus berikut: V = (5) dimana: V = kecepatan gelombang (m/s) S = jarak antara transmitter dengan receiver (m) t = waktu tempuh (detik) 13

27 pengukuran nilai kecepatan gelombang ultrasonik di udara dilakukan dengan mengkalibrasi nilai kecepatan gelombang yang sebenarnya sehingga diperoleh nilai konstanta (c). Nilai kecepatan gelombang ultrasonik di udara adalah 340 m/s. Dengan adanya nilai konstanta (c) maka bisa dihitung nilai kecepatan gelombang ultrasonik pada mentimun dengan rumus: V = v. c (6) dimana: V = kecepatan gelombang ultrasonik yang sebenarnya pada buah (m/s) v = kecepatan gelombang ultrasonik pada buah hasil pengukuran (m/s) c = konstanta Atenuasi Data hasil keluaran oscilloscope disimpan dalam excel yang merupakan data amplitudo dan waktu. Data tersebut diubah menjadi grafik gelombang dan dicatat nilai maksimum dan nilai minimum gelombang. Untuk data jarak antara transmitter dan receiver digunakan data diameter buah yang diukur. Pengukuran atenuasi dilakukan dengan melihat penurunan amplitudo dari gelombang ultrasonik setelah melewati buah mentimun jepang. Amplitudo dapat dilihat sebagai fungsi dari jarak yang ditempuh. Penghitungan atenuasi dilakukan dengan menggunakan rumus berikut: ] Dima na: = koefisien atenuasi (db/m) x = jarak (m) Ao = amplitudo mula-mula Ax = amplitudo setelah menempuh jarak x Zero moment Hasil pengukuran dengan gelombang ultrasonik berupa hubungan dari amplitudo dan waktu sehingga jenis gelombang yang seperti ini bisa digunakan untuk mencari nilai zero moment (Mo). Untuk mengetahui nilai spectral density, sinyal atau jenis gelombang ditransformasikan dengan metode FFT (Fast Fourier Transform). ] Dimana: Moo = Momen zero mula-mula Mox = Momen zero setelah menempuh jarak x 14

28 2. Pengukuran Kekerasan Pengukuran kekerasan dilakukan dengan menggunakan Rheometer model CR 300 DX-L dan Recordmeter SR Pengukuran kekerasan dilakukan pada bagian pangkal, tengah dan bagian ujung buah. Gambar 4. Pengukuran kekerasan mentimun dengan Rheometer 3. Pengukuran total padatan terlarut Total padatan terlarut (TPT) diukur dengan menggunakan alat Refraktometer digital ATAGO PR-201 (gambar 5). Pengukuran dilakukan pada bagian pangkal, tengah dan ujung buah. Bagian pangkal, tengah dan bagian ujung buah diambil fitratnya, dan diukur kadar TPT dengan menggunakan refraktometer. Nilai yang tertera pada alat menunjukkan nilai total padatan terlarut dalam buah dengan satuan 0 Brix. Refraktometer adalah alat untuk mengukur indeks bias cahaya pada cairan yang akan diukur sehingga bisa diukur jumlah zat padat yang terlarut pada cairan. Gambar 5. Refraktometer digital 15

29 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Parameter Mutu Mentimun Jepang Mentimun jepang yang akan dipasarkan harus memenuhi karakteristik yang ditentukan oleh konsumen. Parameter mutu untuk mentimun jepang meliputi bentuk, ukuran, warna kulit dan tekstur dagingnya. Karakteristik mutu mentimun jepang dapat dilihat pada tabel 2 berikut. Tabel 3. Karakteristik mutu mentimun jepang Karakteristik Mentimun Jepang Bentuk Ukuran Warna kulit Warna daging Tekstur daging Tebal daging Kadar air Sumber : Pacet Segar Silinder dengan kedua ujung bulat -Panjang : cm -Diameter : cm -Berat : gram Hijau tua seperti warna daun tanamannya Putih susu Renyah ± 2 cm Sedikit Berdasarkan tabel di atas dapat dilihat bahwa mentimun jepang yang memiliki mutu baik adalah mentimun yang bentuknya bulat dan lurus, dengan warna kulit yang hijau pekat dan tekstur daging yang renyah namun kadar air yang sedikit. B. Sifat Fisiko Kimia Mentimun Jepang 1. Kekerasan buah Kekerasan buah merupakan salah satu sifat yang dapat dijadikan parameter mutu buah. Nilai kekerasan pada mentimun jepang dapat dilhat pada tabel 3. 16

30 Tabel 4. Data kekerasan mentimun jepang Umur panen (hari) Kekerasan (N) Nilai tingkat kekerasan mentimun jepang berdasarkan hasil pengukuran yaitu berkisar antara 19.8 N 21.9 N. Mentimun dengan tingkat kekerasan tertinggi adalah mentimun jepang dengan umur panen 25 hari sedangkan mentimun jepang dengan tingkat kekerasan terendah adalah mentimun jepang dengan umur panen 30 hari. Dari data yang diperoleh tingkat kekerasan mentimun tidak berubah mengikuti lamanya umur panen. Mentimun yang dipanen pada umur panen 25 hari memiliki kekerasan sebesar 21.9 N sedangkan pada umur panen 30 hari tingkat kekerasan menurun mencapai 19.8 N, namun pada umur panen 35 hari mengalami peningkatan kekerasan kembali. Mentimun yang dipanen muda kekerasannya tinggi namun jika dipanen pada umur yang terlalu tua juga dapat diperoleh mentimun yang kekerasannya cukup tinggi. 2. Total Padatan Terlarut Total padatan terlarut menyatakan tingkat kemanisan buah. Semakin manis buah maka semakin tinggi nilai total padatan terlarut (TPT). Tabel 5. Data TPT mentimun jepang Umur panen (hari) TPT ( 0 Brix) Tingkat kemanisan pada mentimun jepang tergolong rendah dengan kisaran nilai total padatan terlarutnya adalah antara Brix. Total padatan terlarut dapat dijadikan indeks kemanisan karena gula merupakan komponen utama dalam total padatan terlarut. Mentimun yang nilai TPT nya paling tinggi adalah mentimun yang umur panennya 35 hari. Mentimun yang nilai TPT nya paling rendah adalah mentimun jepang dengan umur panen 25 hari. Mentimun yang dipanen muda memiliki padatan terlarut yang masih sedikit artinya jumlah padatan yang larut dalam air masih sedikit sedangkan mentimun yang dipanen pada umur 35 hari jumlah padatan terlarut lebih banyak dan kembali menurun jika dipanen melewati umur 35 hari. 17

31 3. Massa jenis Massa jenis menyatakan perbandingan antara massa dan volume. Nilai massa jenis pada mentimun jepang dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Data massa jenis mentimun jepang Umur panen (hari) Massa jenis (kg/m 3 ) Bila dibandingkan dengan mentimun lokal, nilai massa jenis mentimun jepang lebih besar. Besarnya nilai massa jenis mentimun jepang adalah sekitar kg/m 3. Mentimun jepang yang nilai massa jenisnya paling besar adalah mentimun yang dipanen pada umur 45 hari sedangkan massa jenis terkecil diperoleh dari mentimun yang dipanen pada umur 25 hari. Semakin lama mentimun dipanen maka massa jenis semakin besar dimana massanya juga semakin meningkat. Hal tersebut disebabkan semakin banyak pembentukan dan pertumbuhan sel-sel dalam buah yang terjadi. C. Sifat Gelombang Ultrasonik 1. Kecepatan Gelombang Ultrasonik Nilai kecepatan gelombang utrasonik pada mentimun jepang dapat dilihat pada tabel 7 berikut. Kecepatan gelombang ultrasonik menunjukkan ukuran jarak yang ditempuh gelombang dalam satuan waktu tertentu. Tabel 7. Data kecepatan gelombang ultrasonik pada mentimun jepang Umur panen (hari) Kecepatan gelombang ultrasonik (m/s) Pada tabel 7 di atas diketahui bahwa kisaran nilai kecepatan gelombang ultrasonik pada mentimun jepang adalah m/s m/s. Nilai kecepatan gelombang ultrasonik terkecil diperoleh pada pengukuran mentimun dengan umur panen 40 hari sedangkan nilai terbesar pada umur panen 45 hari. Nilai kecepatan gelombang ini lebih kecil dari nilai kecepatan gelombang di 18

32 udara yaitu 340 m/s. kecepatan gelombang dipengaruhi oleh tingkat kekerasan dan massa jenis mentimun jepang. 2. Atenuasi Nilai atenuasi menyatakan banyaknya energi yang hilang pada saat perambatan gelombang ultrasonik melewati medium. Besarnya nilai atenuasi dapat dilihat pada tabel 8. Tabel 8. Data atenuasi gelombang ultrasonik pada mentimun jepang Umur panen (hari) Atenuasi (db/m) Pada tabel 8dapat dilihat nilai koefisien atenuasi gelombang ultrasonik berada pada kisaran 11.4 db/m 17.9 db/m. Koefisien atenuasi tertinggi terdapat pada mentimun jepang dengan umur panen 45 hari sedangkan yang terendah pada umur panen 25 hari. Atenuasi dipengaruhi oleh panjangnya jarak yang ditempuh gelombang dalam hal ini diameter buah. Dengan semakin besarnya jarak perambatan gelombang maka nilai koefisien atenuasi semakin menurun. Selain itu kandungan dalam buah juga mempengaruhi besarnya koefisien atenuasi dimana semakin banyak jenis zat yang terkandung maka semakin banyak proses interaksi gelombang yang terjadi sehingga menyebabkan koefisien atenuasi semakin besar. 3. Moment zero Moment zero menyatakan banyaknya energi yang ditransmisikan ke medium yang dilewati gelombang ultrasonik. Data moment zero dapat dilihat pada tabel 9 berikut. Momen zero menyatakan hal yang sama dengan atenuasi yaitu perubahan energi yang terjadi saat perambatan gelombang ultrasonik. Tabel 9. Data moment zero gelombang ultrasonik pada mentimun jepang Umur panen (hari) Moment zero