dan Hasil Pertanian Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian IPB,

Transkripsi

1 BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN Tempat dan Waktu Percobaan Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Laboratorium Pengawasan Mutu Teknik Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian IPB, dan Laboratorium Akustik Departemen Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri ITB. Penelitian berlangsung selama 18 bulan mulai Januari 2000 sampai September Bahan dan Alat Durian kultivar Aseupan diperoleh dari perkebunan durian rakyat di Desa Rancamaya Kecamatan Ciawi, Kabupaten Bogor, dengan ciri-ciri bentuk lonjong, rata-rata berat buah 2.5 kg per buah, diameter 17.5 cm, panjang 28.2 cm, warna kulit hijau muda kecoklatan, warna daging buah putih kekuningan. Buah yang digunakan dalam penelitian terdiri kelompok durian yang tidak rusak dan rusak. Dikatakan tidak rusak apabila buah durian yang masih berkulit, tidak retak dan tidak berulat. Sedangkan dikatakan ~usak apabila terdapat lubang ulat pada kulit sampai ke isi buah yang berdiameter rata-rata 0.6 cm. Bahan tersebut diklasifikasikan berdasarkan SNI (1998) yang menyatakan bahwa termasuk jenis durian berumur lambat dengan ketuaan optimum dicapai dalam umur

2 hari setelah bunga mekar. Sedangkan perlakuan ini didasarkan penelitian Sumardi (1999) dengan mengambil tiga tingkat ketuaan yaitu buah tua penuh (umur 120 hari setelah mekar), buah 2-3 hari sebelum tua penuh (umur hari setelah bunga mekar), dan 5-7 hari sebelum tua penuh ( hari setelah bunga mekar) dan untuk yang tua penuh disimpan selama 5 hari pada suhu kamar. Dari penelitian diatas maka bahan penelitian ini diklasifikasikan berdasarkan ketuaan dan kematangan dengan 4 tingkat ketuaan dan tingkat kematangan; belum tua penuh (umur 117 hari setelah bunga mekar), tua penuh (umur 120 hari setelah bunga mekar), matang (setelah disimpan selama 2 hari) dan lewat matang (setelah disimpan selama 4 hari), pada buah yang tidak rusak dan sedangkan untuk buah yang rusak juga dengan 4 tingkat ketuaan dan kematangan adalah belum tua penuh rusak (umur 117 hari setelah bunga mekar dan rusak), tua penuh rusak (umur 120 hari setelah bunga mekar dan rusak), matang rusak (setelah disimpan selama 2 hari), dan lewat matang rusak (setelah disimpan selama 4 hari). Bahan diambil dari kebun yang sama dan posisi buah pada pohon diambil buah yang terdapat di bagian dahan tengah dengan tingkat ketuaan dan kematangan yang berbeda. Durian kultivar Aseupan Rancamaya Bogor dipilih dengan beberapa alasan (1) merupakan jenis durian yang sudah banyak di budidayakan untuk wilayah Bogor bahkan tersebar di daerah Jawa Barat; (2) mempunyai rasa yang enak, sehingga mempunyai peluang pasar yang lebih luas; (3) banyak terdapat di pasaran; (4) bentuk sudah memenuhi standar nasional Indonesia yaitu termasuk

3 kelompok mutu 1 dan 2; (5) tingkat keseragam ukuran tinggi, baik bentuk, berat, warna, ciri-ciri fisik laimya misahya durinya, dan daging buahnya; (6) keseragaman ukuran dalam jumlah banyak, relatif lebih mudah didapatkan dibandingkan jenis lain; (7) keseragaman saat panen tinggi, ha1 ini sangat penting bagi penelitian dengan perlakuan tingkat ketuaan, kematangan dan kerusakan dan membutuhkan durian dalam jumlah yang relatif banyak. Bahan kimia utama yang di gunakan untuk menganalisa sif'at kimia adalah pen01 5 %, HzS04, NaOH 0.1 N, Larutan glukosa standar, aquades, Pb- Asetat, Na2S04, indikator phenol phetalen dali asam askorbat. Alat yang di gunakan untuk mengukur sif'at fisiko-kimia adalah Rheometer type CR-300 untuk mengukur kekerasan, dengan spesifikasi: mode 20 max 10 kg, kedalaman 3 mm, keceyatan 60 mmlmenit, Refiaktometer digital ATAGO 201, sistem pengukuran ultrasonik, timbangan digital max 8 kg, Spektrofotometer, komputer, ember, gelas ukur 50 ml dan 2000 ml, hot plate, buret, erlenmeyer 125 ml dan 300 ml, gelas piala 600 ml, labu takar 500 ml dan 250 rnl, pemanas be rjaket, kondensor, tipe "cold finger", blender, labu didih, labu takar 100 cc, pipet, kertas saring, erlenmeyer 125 cc, kertas Whatman No. 2, ph- meter, waring blender, peralatan titrasi, kapas dan alat untuk analisa kimia lainnya. Alat yang di gunakan untuk mengukur sifat akustik adalah sistem pengukuran sifat gelombang ultrasonik yang terdiri dari 1) ultrasonik tester yang

4 terdiri dari komponen timing circuit, pulsa generator, pulsa amplifier dan voltage amplifier yang berfhgsi mengirim gelombang ultrasonik yang telah dikuatkan ke transduser pemancar T dan menerima dan menguatkan gelombang ultrasonik yang telah dirambatkan ke buah melalui transduser penerima gelombang ultrasonik R, 2) transduser pemancar gelombang ultrasonik T, 3) transduser penerima gelombang ultrasonik R, 4) analog oscilloscope, 5) digital oscilloscope, 6) A/D converter (PC-Lab Card) dan 7) personal computer. Prosedur Penelitian Penelitian dilakukan melalui 4 (empat) tahay kegiatan, yaitu : (1) melakukan pengukuran sifat fisiko-kimia dan akustik buah durian seperti masa jenis, total padatan terlarut, kadar air, kekerasan, total asam, total gula dan sifat akustik, namun sebelum melakukan pengukuran sifat fisiko-kimia dan akustik perlu dilakukan pengklasifikasian bahan berdasarkan thgkat ketuaan dan kematangan buah durian yang tidak rusak dan rusak. Setelah diklasifikasikan dilakukan pengukuran masa jenis lalu kemudian buah durian diukur sifat akustiknya, selanjutnya dilakukan validasi bahan dengan cara membuka bahan tersebut apakah sudah tepat klasifikasi yang dilakukan. Setelah dilakukan validasi bahan baru kemudian dilanjutkan pengukuran sifat fisiko-kimia buah yang lainnya, (2) penyusunan model jaringan syaraf than dengan aturan penjalaran balik, dan untuk memperbaiki unjuk kerja ditambahkan momentum, konstanta pembelajaran dan bias, (3) melakukan pelatihan model, dan (4) validasi model.

5 Simulasi model dengan stl-uktur pemodelan jaringan syaraf tiruan menggunakan Multi Layer Perceptron yang terdiri dari masukan data non- destruktif dan destruktif (sifat fisiko-kimia dan akustik). Model yang diteliti terdiri dari 5 model yaitu model 1 (8 keluaran yang diklasifikasikan berdasarkan belum tua penuh, tua penuh, matang, lewat matang, belum tua penuh rusak, tua penuh rusak, matang rusak dan lewat matang rusak), model 2 (5 keluaran yang diklasifikasikan berdasarkan belum tua penuh, tua penuh, matang, lewat matang, dan rusak), model 3 (4 keluaran yang diklasifikasikan berdasarkan belum tua penuh, tua penuh, matang dan lewat matang dengan jumlah data secara keseluruhan), model 4 (4 keluaran yang diklasifikasikan berdasarkan tingkat kematangan yaitu belum tua penuh, tua penuh, matang dan lewat matang,pada buah durian yang tidak rusak sedangkan pada buah rusak adalah belum tua rusak, tua penuh rusak, matang rusak dan lewat matang rusak), dan model 5 (2 keluaran yang diklasifikasikan berdasarkan tidak rusak dan rusak). Pelatihan model menggunakan algoritma backpropagation, sebelum melakukan pelatihan perlu menentukan nilai-nilai parameter pelatihan yaitu dengan cara mencoba-coba (trial dun error) sehingga di dapatkan laju pelatihan bernilai 0.9, parameter konstanta momentum bernilai 0.9 dan parameter konstanta hngsi sigmoid bernilai 1. Data yang diambil untuk pelatihan model sebanyak 132 data, sedangkan validasi model sebanyak 67 data. Pelatihan dilakukan dengan berbagai model pada kondisi berbagai simpul yaitu, 4, 6, 8 dan 10 didalam lapisan tersembunyi dengan iterasi 1000 dan Untuk lebih jelasnya seperti pada Gambar 7.

6 rl Durian Tingkat Ketuaan dm Kematangan I I Tingkat Ketuaan dan Kematangan 1 * + + Destruktif Non-destruktif & 4 I Pengukuran Sifit Fisiko Kimia I ~en~uiuran Sifat Akustik I PENYUSUNAN MODEL JST I Gambar 7. Diagram alir penelitian

7 WLUM TUA W U MATANC Gambar 8. Buah duriaa berbagai tingkat ketuam dan kematmgan yang ti& russk

8

9 Pengukuran Sifat Durian dengan Metode Non-Destruktif Pengukuran Masa Jenis Masa jenis di peroleh dengan menghitung masa dibagi dengan volume. Pengukuran masa buah durian di lakukan dengan menggunakan timbangah digital. Pengukuran volume buah durian di lakukan dengan memasukkan buah durian ke dalam wadah yang berisi air penuh. Air yang tumpah diukur volumenya dengan gelas ukur, besarnya volume air ini menunjukkan besarnya volume buah durian Masa(kg ) Masa Jenis = Volume(m3) Pengukuran Sifat Gelombang Ultrasonik. Pengukuran gelombang ultrasonik durian utuh dilakukan dengan menggunakan sistem pengukuran seperti pada Gambar 10. Durian dimasukkan kedalam air dengan posisi tangkai di atas, tangkai dimasukkan kepada lubang ulir penahan, agar durian tidak mengembul keluar. Kemudian ulir penahan diputarldiset sehingga tranduser tepat mengenai bagian tengah (equator) durian. Setelah itu, gelombang ultrasonik dikirim dari ultrasonik tester melalui transmitter T dm diterima oleh receiver R Kemudian sinyal yang diterima R ini didigitasi dm data disimpan dalam disket. Sinyal yang disimpan berupa hubungan antara amplitude dan waktu.

10 , T7Fl Rd 1,j-TGZElHTl OSCILLOSCOPE COMPUTER Gambar 10. Blok diagram peralatau ultrasonik (Budiastra et al., 1999). Transformasi Fourier dan Power Spectrum Hasil pengukuran gelombang ultrasonik yang be~vya hubungan amplitude dan waktu ditransforma~i dengan menggunakan FFT (Fast Fourier Transform) menjadi hubungan power dengan fiekuelisi dengan bantuan perangkat lunak "Matlab". Sifat gelombang ultrasoniklakustik dikuantifikasi dengan menerapkan metoda analisis sinyal beirdasarkan power spectral moment. Zero Moment Power, Mo didefinisikan sebagpi luasan dibawah power spectrum, digunakan untuk parameter sifat akustik buah. Mo dihitung dengan menggunakan metoda integrasi numerik (Cheng dan Haqgh, 1994).

11 4 8 Analisis Data dan Pengujian Untuk mendapatkan koefisien atenuasi perambatan gelombang ultrasonik dilakukan dengan cara mengkalibrasi dengan bahan yang sudah diketahui nilai akustiknya. Dalam ha1 hi kecepatan perambatan gelombang dalam air diketahui dari studi pustaka adalah 1480 ddet (Gooberman, 1968), sedangkan perhitungan nilai koefisien atenuasi dilakukan kalibrasi dengan bahan baja dan kuningan. Dari hasil kalibrasi tersebut diperoleh bahwa kecepatan perambatan gelombang dalam medium seperti persamaan (4-2): dimana: At = waktu tempuh gelombang sejauh L, detik Vair = kecepatan perambatan gelombang melalui medium air pada jarak tempuh yang sama dengan sampel, (1480 ddetik) Sedangkan koefisien atenuasi dapat dicari dari persamaan 2-8, 2-9 dan 2-10 dapat dikembangkan menjadi persamaan 4-3 dengan mengansumsikan bahwa amplitude gelombang analog dengan moment spectral density (Mo). Sedangkan yang dimakusd dengan Mo adalah luasan dibawah kurva spectrum yang dihitung secara integrasi.

12 dimana : Mo&, = luasan dibawah kurva sinyal durian M o ~ = luasan dibawah kurva sinyal tanpa durian L cc = tebal sampel (cm) = atenuasi (Nplcm) Pengukuran Sifat Durian dengan Metode Destruktif Pengukuran Kekerasan Daging Bush Kekerasan daging buah durian diukur dengan menggunakan Rheometer model CR 300 DX-L, Record Meter SR-6511 dan jarum no. 25 (diameter 1 cm). Buah durian dibuka dan diambil biji yang masih berdaging (pongge) dagingnya kemudian alat Rheometer di set dengan mode 21 yaitu beban maksimum 10 kg, R,H hold 3 mm, Plt press 60 mm per menit dan Ref 00h00m00s. JOG ditekan dan akan menyala lampunya, tekan UP untuk menaikkan bahan yang akan diukur sampai ujung jamin menempel pada daging durian. Kemudian ditekan Start. Pada LOAD akan menunjukkan angka beban yang diberikan kepada daging durian setelah pada STRAIN menunjukkan angka sesuai dengan kedalaman yang di inginkan tercapai Pengukuran kekerasan di lakukan sebanyak lima kali ulangan, dan hasil pengukwran kemudian dirata-ratakan.

13 Pengukuran Total Padatan Terlarut (Refraktometer digital ATAGO PR 201) Kadar total padatan terlarut diukur dengan menggunakan alat Refiaktometer digital ATAGO PR-201. Setiap buah durian di lakukan 5 kali untuk diambil cairan. Cairan dari daging buah durian ini diteteskan pada lensa yang sudah di sediakan pada alat tersebut. Kemudian tomb01 ditekan dan akan tampak total padatan terlarut dengan satuan persen atau brix. Kadar Air Daging Buah, Metode Oven (AOAC, 1988) Penetapan kadar air dilakukan dengan metode oven. Cawan kosong dikeringkan dalam oven selama 15 menit. Didinginkan dalam eksikator, kemudian ditimbang. Sebanyak 5 g sampel ditimbang dalam cawan kemudian dimasukkan dalam oven bersuhu 105 "C selama 5 jam. Cawan dan sampel didinginkan dalam eksikator dan selanjutnya ditimbang. Cawan dan sampel dimasukkan kembali ke dalam oven, dikeringkan kembali sampai diperoleh berat konstan, kadar air dihitung dengan rumus: Kadar Air (%bk) W2 = -x100% W1 dimana: W1 = bobot contoh (g) Wz = kehilangan berat (g)

14 Pengukuran Total Guls, Metode Fen01 (AOAC, 1988) Kurva Standar Kurva standar dibuat dengan cara mengambil 2 ml larutan glukosa standar yang masing-masing mengandung 0.0%, 1%, 2%, 3%, dan 4% glukosa. masingmasing tambahkan 1 ml larutan fenol 5% kemudian dikocok. Campurkan 5 ml larutan asam sulfat pekat dan biarkan selama 10 menit sampai dingin. Absorbansi larutan glukosa standar diukur dengan Spektrofotometer pada panjang gelombang 490 nm Hasil pengukuran didapatkan 0.00, 0.141,0.256,0.356, dan Dari hasil pengukuran standar sehiigga didapatkanlah kurva standar seperti pada persamaan (4-5). Y = X (4-5) dengan r = Daging buah durian sebanyak 25 gram dihancurkan dengan blender sampai hancur, dimasukkan ke gelas ukur dan tambah aquades sampai mencapai tanda 250 ml, kemudian disaring dengan menggunakan kertas saring. Cairan 1 ml dan dimasukkan ke gelas ukur 100 ml, lalu ditambah Pb-acetat 10 ml dan Na3HP04 10 ml dan ditambahkan aquades sampai mencapai tanda 100 ml, dikocok sampai tercampur merata. Biarkan sampai lai-utan gula terpisah dengan padatan yang tidak terlarut. Kemudian larutan gula yang kelihatan bening diambil lml dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambah lml fenol 5% dan ditambahkan dengan cepat 5 ml larutan asam sulfat pekat dengan cara menuangkan tegak lurus kepermukaan larutan. Biarkan selama 10 menit sampai

15 larutan tersebut dingin lalu ukur absorbalisnya dengan Spectrometer dengan panjang gelombang 490 nm. Total Gula (%) = (Y )/118.7 (4-6) dimana: Y = absorbansi hasil pengukuran Total Asam, Metode Titrasi (AOAC, 1988) Total asam di tetapkan dengan cara titrimetri. Penentuan total asam di lakukan dengan menimbang daging buah sebanyak 25 gram, dan dihancurkan menggunakan mortar dan blender. Hancuran buah selanjutnya dipindahkan secara kuantitatif kedalam gelas piala. Kemudian dipindahkan ke dalam labu takar 250 ml dan ditambah aquades sampai tanda tera. Larutan dihomogenkan lalu disaring dengan kertas saring. Penetapan sampel dilakukan dengan mengambil 25 ml larutan lalu dititrasi menggunakan NaOH 0.1 N dengan indikator fenolfetalein. Hasil yang di peroleh dihitung sebagai persen asam askorbat menggunakan rumus. Total asam (%) = VxBMxP w dimana V P W BM = Volume NaOH 0.1 yang dipakai = Faktor Pengenceran = Berat contoh dalam gram = Berat molekul asam askorbat