Aplikasi Penggunaan Sensor Ultrasonik Tipe Ping Untuk Menentukan Kematangan Tempe Pada Saat Fermentasi Berdasarkan Ketebalan Tempe

Transkripsi

1 Aplikasi Penggunaan Sensor Ultrasonik Tipe Ping Untuk Menentukan Kematangan Tempe Pada Saat Fermentasi Berdasarkan Ketebalan Tempe Endo Argo Kuncoro 1, Farry Aprilliano Haskari 1, dan Almaarif Pramudia Pratama 2 1) Dosen Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya 2) Alumni Jurusan Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya Jl. Raya Palembang Prabumulih Km.32 Indralaya Ogan Ilir endoargo@yahoo.co.id ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kematangan tempe berdasarkan ketebalan tempe dengan menggunakan sensor ultrasonik tipe PING. Metode penelitian terdiri dari perancangan, pembuatan dan pengujian terhadap instrumen. Pengujian alat ini dilakukan pada kedelai yang telah diberi ragi dan siap untuk dilakukan proses fermentasi. Pada penelitian ini menggunakan dua bentuk tempe yaitu tempe berbentuk kotak dan silinder. Parameter yang diamati adalah suhu pada ruang fermentasi, kelembaban dan ketebalan tempe. Suhu pada ruang fermentasi dikondisikan 30 o C. Hasil pengamatan menunjukan bahwa tempe berbentuk kotak memiliki rata-rata ketebalan 31 mm dan tempe berbentuk silinder memiliki diameter rata-rata ketebalan 50 mm yang dinyatakan matang oleh mikrokontroler melalui pengukuran ketebalan dari sensor ultrasonik. Kata kunci: ultrasonik, tempe, ketebalan PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara produsen tempe terbesar di dunia dan menjadi pasar kedelai terbesar di Asia. Sebanyak 50% dari konsumsi kedelai Indonesia dilakukan dalam bentuk tempe, 40% tahu, dan 10% dalam bentuk produk lain (seperti tauco, kecap, dan lain-lain. (Aditya, 2010). Tempe adalah makanan yang dibuat dari fermentasi terhadap biji kedelai atau beberapa bahan lain yang menggunakan beberapa jenis kapang Rhizopus (Maya, 2010). Teknologi pembuatan tempe pertama kali diadaptasi dari dataran Cina yang membuat produk fermentasi kacang kedelai yang menggunakan kapang Aspergillus. Sp, yang kemudian dalam perkembangannya di Indonesia lebih umum menggunakan kapang Rhizopus sp, sebagai laru (Soyfoods Center (2004) dalam Nauli (2006)). Kasmidjo (1990) dalam Suwarno (2010) menyebutkan bahwa tempe merupakan hasil proses fermentasi yang dengan waktu jam. Hal ini ditandai dengan pertumbuhan kapang yang hampir tetap dan tekstur lebih kompak. Syarif et. al. (1999) dalam Dwiningsih (2010), menyatakan bahwa proses pembuatan tempe sangat didukung oleh kondisi lingkungan Indonesia yang memiliki suhu rata-rata sekitar 30 C dan kelembaban rata-rata sekitar 75 %.Pembuat tempa juga biasanya menentukan kematangan tempe berdasarkan perubahan bentuk fisik, yaitu dengan melihat seluruh permukaan tempe telah ditutupi secara menyeluruh oleh kapang. Penelitian ini menggunakan sensor ultrasonik tipe PING untuk menentukan kematangan tempe berdasarkan perubahan ketebalan tempe selama proses fermentasi. Alat ini dilengkapi rangkaian suhu dan sensor kelembaban berupa DHT-11 yang bertujuan menjaga suhu ruangan fermentasi agar tidak terlalu tinggi dan rendah. Aktifitas pengontrol sistem dilakukan oleh mikrokontroler ATMega8535. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan kematangan tempe berdasarkan ketebalan tempe dengan menggunakan sensor ultrasonik. METODE Tempat dan Waktu Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Instrumentasi Jurusan Teknologi Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya C-33

2 Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1) Kacang kedelai, 2) Ragi tempe. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah 1) Sensor ultrasonik tipe PING, 2) Sensor suhu dan kelembaban DHT-11, 3) Mikrokontroler ATMega 8535, 4) Power supply, 5) Lampu 60 Watt, 6) Kotak 60 cm x 40 cm x 40 cm. Penelitian ini menggunakan metode rancang bangun sistem instrumen dan pengujian langsung. Cara Kerja Adapun cara kerja dalam pengukuran ketebalan tempe adalah sebagai berikut: 1. Pembuatan instrumen Pembuatan instrumen ini dilakukan dengan perangkaian mikrokontroler, sensor ultrasonik, sensor suhu dan kelembaban pada papan PCB. Rangkaian tadi dipasang pada kotak beserta power supply. Untuk lampu, sensor suhu dan kelembaban dan sensor ultrasonik yang dipasang di dalam kotak. Sensor ultrasonik dipasang dengan jarak 30 cm dari dasar kotak. Mikrokontroler kemudian diisi program yang mengendalikan sensor ultrasonik, sensor suhu dan kelembaban, dan lampu. 2. Pengujian instrumen Pengujian ini sendiri dilakukan dengan menguji tingkat akurasi dan pembacaan alat terhadap perubahan ketebalan bahan. 3. Pengambilan data Pengambilan data ini akan melihat suhu, kelembaban dan perubahan ketebalan bahan. Parameter yang diamati adalah: suhu, kelembaban dan ketebalan tempe. Prinsip kerja alat ini adalah sebagai berikut: Sensor suhu DHT-11 berfungsi untuk mengatur suhu dan kelembaban. Suhu pada ruangan 30 o C akan distabilkan oleh sensor DHT-11 apabila suhu ruangan dibawah angka 30 o C, pemanas akan hidup dan memonitor kelembaban ruangan. Sensor ultrasonik akan mengukur ketinggian tempe yang akan dibuat dalam satuan milimeter HASIL DAN PEMBAHASAN Rancangan Alat a. Rancangan struktural Gambar 1. Alat pengukur ketinggian ketebalan tempe Desain alat pengukur ketinggian ketebalan tempe berbahan triplek dengan ketebalan 1,2 cm dengan ukuran 40 cm x 60 cm x 40 cm berbentuk kotak. Sistem elektronik ini menggunakan tegangan DC 5V. Pada sistem pemilih bentuk tempe terdapat mikrokontroler yang telah diprogram untuk menentukan bentuk tempe yang akan diamati, mengondisikan suhu pada saat fermentasi dan juga menampilkan data tempe berupa ketebalan, suhu dan kelembaban pada LCD. Data ketebalan diperoleh dari sensor ultrasonik yang dipasang di dalam kotak begitu juga suhu dan kelembaban diperoleh dari sensor DHT-11. Sebagai pemanas pada alat ini dipasang lampu yang diatur oleh mikrokontroler untuk menjaga suhu di dalam kotak. C-34

3 b. Rancangan fungsional 1) Kotak Gambar 2. Kotak Kotak berfungsi sebagai tempat fermentasi tempe, dimana kotak terbuat dari triplek 40 cm x 60 cm x 40 cm. 2) Mikrokontroler ATMega 8535 Gambar 3. Mikrokontroler ATMega 8535 Rangkaian diatas adalah pusat pengolahan data sekaligus pengendali alat. Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kontrol dan monitoring rangkaian-rangkaian lain misalnya sensor ultrasonik, sensor suhu dan kelembaban dan mengatur kerja relay yaitu mengaktifkan dan lampu sebagai pemanas. 3) Sensor Suhu dan Kelembaban Sensor ini berfungsi mengukur suhu dan kelembaban pada saat proses fermentasi. Gambar 4. Sensor DHT-11 Sensor yang digunakan adalah sensor DHT-11. Sensor ini memiliki beberapa keuntungan yaitu harganya relatif murah, tingkat kesalahan yang kecil, respon yang cepat dan kualitas yang sangat baik. 4) Sensor Ultrasonik tipe PING Sensor ultrasonik berfungsi mengukur ketebalan tempe. Sensor ultrasonik pada alat ini menggunakan sensor ultrasonik tipe PING. Sensor ini memiliki keuntungan dibandingkan jenis yang lain yaitu memiliki tingkat akurasi yang tinggi, Jangkauan pengukuran hingga 3 m (Ardiansyah, 2013). Pembacaan yang tinggi, dan memiliki indikator berupa LED sehingga kita dapat mengetahui sensor itu aktif. Gambar sensor ultrasonik tipe PING dapat dilihat pada Gambar 5. C-35

4 Gambar 5. Sensor ultrasonik tipe PING Kontrol Suhu Alat pembuat tempe ini dilengkapi dengan lampu pijar yang dipasang di dalam kotak dengan daya 60 watt/220vac tujuan dari pemasangan lampu ini sebagai pemanas. Kenaikan suhu yang signifikan tidak akan terjadi karena pengukuran pada alat ini dilengkapi dengan sensor suhu DHT-11 yang dipasang pada bagian atas di bagian dalam alat yang berfungsi untuk mengukur suhu dan kelembaban serta dipasang relay untuk memutuskan arus pada lampu apabila suhu yang dituju telah tercapai. Untuk suhu pada alat ini dijaga konstan 30 o C pada proses fermentasi berlangsung. Hal ini agar proses fermentasi dapat berjalan dengan baik tanpa mengalami kerusakan pada tempe. Syarif et. al. (1999) dalam Dwiningsih (2010), menyatakan bahwa proses pembuatan tempe sangat didukung oleh kondisi lingkungan Indonesia yang memiliki suhu rata-rata sekitar 30 C dan kelembaban rata-rata sekitar 75 %. Monitoring Kelembaban Kelembaban merupakan faktor terpenting dalam proses fermentasi karena kelembaban mempengaruhi pertumbuhan kapang pada tempe. Kelembaban ini dideteksi dengan menggunakan sensor DHT-11 yang selanjutnya akan diproses oleh mikrokontroler lalu ditampilkan pada LCD. Hasil kelembaban rata-rata ruang fermentasi pada pembuatan tempe kotak dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar 6. Kelembaban rata-rata ruang fermentasi pada pembuatan tempe kotak Gambar di atas menunjukkan bahwa kelembaban rata-rata ruang fermentasi pada pembuatan tempe kotak berkisar 68% - 71%. Penurunan kelembaban terjadi secara berangsur-angsur tiap jam karena panas dari lampu yang menyebabkan berkurangnya kadar uap air di ruangan fermentasi. Hasil kelembaban rata-rata ruang fermentasi pada pembuatan tempe silinder dapat dilihat pada Gambar 7. Gambar 7. Kelembaban rata-rata ruang fermentasi pada permbuatan tempe silinder C-36

5 Gambar 7. di atas menunjukkan bahwa kelembaban rata-rata ruang fermentasi pada pembuatan tempe silinder berkisar 67% - 69% dan kelembaban pun terkadang naik dan turun selama proses fermentasi akibat dari panas yang bersumber dari lampu dan kondisi sekitar kotak fermentasi. Setyawan (2010) menyebutkan pertumbuhan kapang dapat berlangsung secara optimum pada suhu o C dan kelembaban 65 % - 70 %. Ketebalan Tempe Untuk melihat kinerja alat dilakukan pengujian yaitu dengan fermentasi tempe yang sudah diberi ragi rhizopus sp. Kedelai yang sudah direbus diberi ragi lalu dimasukkan ke dalam plastik, plastik yang digunakan memiliki 2 ukuran yaitu kotak dan silinder untuk plastik kotak dengan ukuran panjang 19,2 cm dan lebar 15,2 cm sedangkan plastik silinder memiliki panjang 40 cm dan diameter 5 cm. Pengujian dilakukan satu tempe secara bergantian dengan melihat suhu, kelembaban dan ketebalan tempe selama fermentasi di dalam alat dan dilakukan pengambilan data setiap satu jam. Hasil ketebalan rata-rata pada tempe kotak dapat dilihat pada Gambar 8. Gambar 8. Rata-rata ketebalan tempe kotak Gambar di atas menunjukkan bahwa proses pembuatan tempe selama 28 jam dimana selama proses pembuatan tempe rata-rata ketebalan awal 28 mm setelah 28 jam rata-rata ketebalan bertambah menjadi 31 mm. Perubahan ini disebabkan karena pertumbuhan jamur yang semakin lama menutupi kedelai selama proses fermentasi, sehingga ketebalan tempe akan semakin bertambah. Hasil ketebalan rata-rata pada tempe silinder dapat dilihat pada Gambar 9. Gambar 9. Rata-rata ketebalan tempe silinder Gambar di atas menunjukkan bahwa proses pembuatan tempe selama 28 jam dimana selama proses pembuatan tempe rata-rata ketebalan awal 47 mm setelah 28 jam rata-rata ketebalan tempe bertambah menjadi 50 mm. Perubahan ini disebabkan karena pertumbuhan jamur tempe selama fermentasi. Pada grafik terlihat perubahan naik dan turun pada tempe silinder yang diakibatkan dari pembacaan dari sensor ultrasonik terhadap permukaan tempe yang kurang rata. Ketebalan tempe yang dinyatakan matang disesuaikan dengan ukuran berdasarkan permintaan pasar pada umumnya. Akurasi Alat Berdasarkan hasil perhitungan persentase kesalahan relatif dari sensor ultrasonik untuk pengukuran ketebalan awal tempe silinder adalah 6,79 % dan pengukuran ketebalan akhir tempe silinder adalah 3,46 %. Hal ini menunjukkan bahwa sensor ultrasonik memiliki kesalahan relatif C-37

6 untuk pengukuran tebal awal dan akhir tempe kotak 6,79 % dan 3,46 % dibandingkan pengukuran menggunakan alat acuan standar yaitu jangka sorong. Dari hasil keseluruhan pengamatan ketebalan tempe kotak dan silinder didapatkan error di atas nilai toleransi error untuk sensor ultrasonik yaitu 5%. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh dari hasil peneitian adalah: 1. Alat ini dilengkapi sensor DHT-11 dan relay yang mampu mengkondisikan suhu optimum untuk proses fermentasi sehingga fermentasi dapat berjalan dengan baik. 2. Perubahan ketebalan tempe diukur menggunakan sensor ultrasonik dengan prinsip perbedaan jarak dan waktu tempuh ketika gelombang ultrasonik yang dipancarkan oleh trigger dan diterima oleh penerima mengenai permukaan tempe selama proses fermentasi. 3. Suhu fermentasi dikondisikan 30 o C bertujuan agar tempe tidak mengalami kerusakan pada saat proses fermentasi yang diakibatkan suhu yang tinggi. 4. Alat ini dapat digunakan untuk menentukan kematangan tempe berdasarkan ketebalan tempe dengan kisaran pengembangan tempe ± 0 3 mm. Saran Perlu adanya penstabilan tegangan yang masuk ke mikrokontroler supaya tidak terjadi kesalahan pembacaan pada sensor. DAFTAR PUSTAKA Aditya Tempe. (diakses 15 Juni 2013) Ardiansyah, M Sistem Informasi Bencana Banjir (Akuisisi Data Multiple Sensor). Politeknik Elektronika Negri Surabaya. Surabaya. D robotics UK DHT-11 Humidity and Temperature Sensor. (diakses 23 Maret 2014) Dwiningsih. E. A Karakteristik Kimia dan Sensori Tempe Dengan Varietas Bahan Baku Kedelai/Beras dan Penambahan Angkak Serta Variasi Lama Fermentasi. Skripsi. Universitas Sebelas Maret. Ilmiyati. R. N Sistem Monitoring dan Kontrol Otomatis Inkubator Bayi Dengan Visualisasi Basic 6.0 Berbasis Arduino. Universitas Mercubuana. Jakarta. Kasmidjo. R. B TEMPE : Mikrobiologi dan Kimia Pengolahan Serta Pemanfaatannya. PAU Pangan dan Gizi. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Maya Laporan Pembuatan Tempe. (diakses 15 Juni 2013). Nauli. S. K Upaya Memperpanjang Umur Simpan Tempe Dengan Metode Pengeringan dan Sterilisasi. Institut Pertanian Bogor. Paralax PING))) Ultrasonics Distance Sensor. (diakses 25 Maret 2014). Setyawan. A Desain Alat Sistem Kontrol Suhu dan Kelembaban Untuk Optimasi Proses Pembuatan Tempe Pada Skala Industri Rumah Tangga. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya. Soyfods Center History of Tempeh. (diakses 17 Juni 2013). Suwarno. J Uji Protein dan Organoleptik Pada Tempe Dengan Bahan Dasar Jagung Manis (Zea Mae Saccharata). Universitas Muhammadiyah Surakarta. Syarif. R Wacana Tempe Indonesia. Universitas Khatolik Widya Mandala Press. Surabaya. C-38