PENDUGAAN LAMA PROSES PERLAKUAN PANAS PADA MANGGA GEDONG GINCU MENGGUNAKAN METODE FINITE DIFFERENCE MUHAMMAD ABDURAKHMAN KAZHIMI

Transkripsi

1 PENDUGAAN LAMA PROSES PERLAKUAN PANAS PADA MANGGA GEDONG GINCU MENGGUNAKAN METODE FINITE DIFFERENCE MUHAMMAD ABDURAKHMAN KAZHIMI TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

2

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pendugaan Lama Proses Perlakuan Panas pada Mangga Gedong Gincu menggunakan Metode Finite Difference adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, Agustus 2012 Muhammad Abdurakhman Kazhimi NIM F

4 ABSTRAK MUHAMMAD ABDURAKHMAN KAZHIMI. Pendugaan Lama Proses Perlakuan Panas pada Mangga Gedong Gincu menggunakan Metode Finite Difference. Dibimbing oleh ROKHANI HASBULLAH. Salah satu aturan karantina untuk ekpor buah adalah, buah yang akan diekspor harus terbebas dari hama dan penyakit terutama lalat buah yang sering mengakibatkan kerugian. Salah satu teknik pascapanen yang dapat diterapkan adalah teknik perlakuan panas, terdapat tiga metode perlakuan panas yaitu Hot Air Treatment (HAT), Hot Water Treatment (HWT) dan Vapor Heat Treatment (VHT). Penelitian ini bertujuan untuk menduga dengan cepat lama proses perlakuan panas. Buah mangga gedong gincu dengan ukuran dimensi berbagai ukuran dimensi, ukuran kecil (Ø mm), sedang (Ø mm) dan besar (Ø mm) diberikan perlakuan Vapor Heat Treatment dengan suhu pusat mencapai 46.0 o C dan suhu medium 47.0 o C. Lama proses perlakuan panas pada mangga ukuran kecil 40.6 menit dari hasil pendugaan sedangkan hasil pengukuran 39.3 menit, untuk mangga ukuran sedang dari hasil pendugaan 45.7 menit dan 50 menit dari hasil pengukuran. Dan mangga ukuran besar membutuhkan waktu 54.1 menit dari hasil pendugaan dan 52.7 menit dari hasil pengukuran untuk mencapai suhu pusat buah 46.0 o C. Kata kunci: karantina, VHT, pendugaan ABSTRACT MUHAMMAD ABDURAKHMAN KAZHIMI. Time Estimation at Heat Treatment Process on Manggo Gedong Gincu using Finite Difference Method. Supervised ROKHANI HASBULLAH One of the quarantine regulations for the fruit export, the fruit must be free from pests and diseases especially fruit fly that often result in loss. Heat Treatment is one of the post harvest technicque that can be used for quarantine, heat treatment has a three methods Hot Air Treatment (HAT), Hot Water Treatment (HWT) and Vapor Heat Treatment (VHT). Objective of this study is to estimate time process of heat treatment. Vapor heat treatment applied to gedong gincu mango with various size, small size (diameter mm), medium size (diameter mm) and large size (diameter mm) to reach center of the fruit temperature 46.0 o C and the medium temperature 47.0 o C. Process of heat treatment on mango small size takes 40.6 minutes from estimation results while the measurements 39.3 minutes, for medium size mango estimation results 45.7 minutes and 50 minutes from the measurement results. And the large size mango takes 54.1 minutes for the estimation results and 52.7 minutes from the measurements to reach 46.0 o C at the center of the fruit Keywords: quarantine, VHT, estimation

5 PENDUGAAN LAMA PROSES PERLAKUAN PANAS PADA MANGGA GEDONG GINCU MENGGUNAKAN METODE FINITE DIFFERENCE MUHAMMAD ABDURAKHMAN KAZHIMI Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Mesin dan Biosistem TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2013

6

7 Judul Skripsi : Pendugaan Lama Proses Perlakuan Panas pada Mangga Gedong Gincu menggunakan Metode Finite Difference Nama : Muhammad Abdurakhman Kazhimi NIM : F Disetujui oleh Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si Pembimbing Diketahui oleh Dr. Ir. Desrial, M.Eng Ketua Departemen Tanggal Lulus: 18 Juni 2013

8 PRAKATA Puji syukur Alhamdulillah penulis ucapkan atas keharidat Allah SWT atas berkat, rahmat dan karunia-nya sehingga penulis mampu menyelesaikan skripsi yang berjudul Pendugaan Lama Proses Perlakuan Panas pada Mangga Gedong Gincu menggunakan Metode Finite Difference dengan baik. Tugas akhir ini sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan tingkat S1 di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberi arahan dan bimbingan selama kuliah hingga penyusunan skripsi. Dr. Ir. Lilik Pujiantoro, M.Agr selaku dosen penuji yang telah memberikan banyak masukan terhadap skripsi ini. Dr. Ir. Moh. Solahudin, M.Si selaku dosen penguji yang telah sangat banyak membantu dalam perbaikan skripsi hingga selesainya skripsi ini Keluarga tercinta yang selalu memberikan dukungan moril dan doa. Pak Ahmad, Pak Harto yang telah banyak membantu Selama penelitian. Teman-teman Ensemble atas bantuan dan dukungannya. Penulis menyadari skripsi ini masih ada kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang membangun, sangat penulis harapkan demi kesmpurnaan penelitian ini. Semoga penelitian ini dapat bermanfaat bagi pembacanya. Terimakasih. Bogor, Agustus 2013 Muhammad Abdurakhman Kazhimi

9 DAFTAR ISI DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR vi DAFTAR LAMPIRAN vi PENDAHULUAN 1 Latar Belakang 1 Perumusan Masalah 2 Tujuan Penelitian 2 Manfaat Penelitian 2 Ruang Lingkup Penelitian 2 TINJAUAN PUSTAKA 3 Mangga 3 Hama dan Penyakit Mangga 4 Penanganan Pascapanen Mangga 5 Teknik Disinvestasi Lalat Buah 6 Pindah Panas 10 Metode Finite Difference 13 Simulasi 14 METODE 15 Bahan 15 Alat 15 Prosedur Penelitian 15 HASIL DAN PEMBAHASAN 19 Sifat Termofisik Buah Mangga 19 Penyebaran Suhu Buah Selama Proses Vapor Heat Treatment 20 Verifikasi Model 30 SIMPULAN DAN SARAN 31 Simpulan 31 Saran 32 DAFTAR PUSTAKA 32 LAMPIRAN 34 RIWAYAT HIDUP 47

10 DAFTAR TABEL 1 Sifat termofisik buah mangga gedong gincu pada berbagai tingkat ukuran dimensi 19 2 Input program penyebaran suhu pada buah mangga gedong gincu 23 3 Output program penyebaran suhu pada buah mangga gedong gincu 24 4 Rataan Suhu Suhu Media/Chamber pada saat Perlakuan Panas Metode Vapor Heat Treatment 24 DAFTAR GAMBAR 1 Diagram alir proses pascapanen mangga untuk ekspor. 6 2 Unit VHT 9 3 Titik yang akan diduga hasilnya 17 4 Diagram Alir Program Penyebaran Suhu Mangga Gedong Gincu 18 5 Tampilan Awal Program Penyebaran Suhu pada Mangga Gedong Gincu 21 6 Tampilan Grafik Program Penyebaran Suhu pada Mangga Gedong Gincu 22 7 Tampilan Tabel Sebaran Suhu Program Penyebaran Suhu pada Mangga Gedong Gincu 22 8 Penempatan Suhu Control Media/Chamber pada saat Perlakuan Panas Vapor Heat Treatment 25 9 Suhu permukaan buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran kecil Suhu tengah buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran kecil Suhu pusat buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran kecil Suhu permukaan buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran sedang Suhu tengah buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran sedang Suhu pusat buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran sedang Suhu permukaan buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran besar Suhu tengah buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran besar Suhu pusat buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran besar. 30 DAFTAR LAMPIRAN 1 Coding program penyebaran suhu buah mangga gedong gincu selama proses vapor heat treatment 34 2 Perhitungan nilai konveksi udara 42

11 3 Nilai sebaran suhu pengukuran dan pendugaan buah mangga gedong gincu ukuran kecil selama proses VHT 43 4 Nilai sebaran suhu pengukuran dan pendugaan buah mangga gedong gincu ukuran sedang selama proses VHT 44 5 Nialai sebaran suhu pengukuran dan pendugaan buah mangga gedong gincu ukuran besar selama proses VHT 45 6 Tabel pindah panas udara 46

12

13 PENDAHULUAN Latar Belakang Mangga (Mangifera indice) merupakan salah satu produk horikultura unggulan Indonesia. Berdasarkan Badan Pusat Statistika (BPS) produksi buah mangga pada tahun 2010 adalah ton yang merupakan produksi total buah mangga pada berbagai varietas dari seluruh Indonesia. Jumlah tersebut menempatkan Indonesia sebagai produsen mangga terbesar ke-5 di dunia. Namun demikian, ekspor mangga Indonesia tidak termasuk dalam sepuluh besar dunia (FAOSTAT 2007). Ditjen PPHP Kementerian Pertanian (2009) dikutip dalam Prasetya (2011) melaporkan bahwa ekspor tahunan mangga Indonesia hanya dalam kisaran ton pada tahun Singapura, Hongkong, Malaysia dan beberapa Negara di Timur tengah merupakan beberapa negara yang menjadi tujuan ekspor mangga dari Indonesia. Mangga lokal banyak memenuhi pasar domestik, sedangkan penetrasi ke pasar modern ataupun internasional masih terbatas. Hal ini disebabkan beberapa faktor, diantaranya: kualitas buah yang rendah, strategi pemasaran yang kurang optimal, dan fasilitas rantai pendingin yang kurang memadai. Karakteristik fisik kurang menarik ikut mempengaruhi kurang optimalnya akselerasi ekspor mangga. Selain itu seperti yang dikutip dari kompas.com edisi 25 Nopember 2011, Prasetya (2011) ekspor buah-buahan di Indonesia masih terkendala hama yaitu lalat buah. Beberapa buah asal Indonesia disebut masih belum berstandar kualitas bebas lalat buah agar layak ekspor, beberapa syarat kualitas diterapkan oleh negara tujuan ekspor untuk memproteksi pasar domestik. Sehingga, pemberian bea masuk 0 persen terhadap produk asal Indonesia pun belum tentu dapat meloloskan ekspor buah-buahan lokal yang tidak sesuai standar pasar ekspor. Buah-buahan seperti halnya mangga merupakan inang bagi lalat buah (fruitfly) dari ordo Diptera. Di Indonesia ditemukan sekitar 78 species lalat buah dan menyerang sekitar 75 persen buah-buahan seperti mangga, belimbing, nenas, semangka, mentimun, jeruk dan durian. Dari hasil survey yang dilakukan Departemen Pertanian (2003) diketahui bahwa kerugian yang ditimbulkan oleh serangan lalat buah mencapai 10-30% bahkan pada populasi tinggi kerusakan yang ditimbulkannya mencapai 100%. Serangan hama lalat buah menyebabkan ekspor buah-buahan Indonesia terhambat oleh aturan karantina yang ketat. (Rokhani et all. 2009) Untuk keperluan ekspor buah-buahan diperlukan tahapan penanganan pascapanen untuk menjamin terbebasnya buah dari hama/penyakit. Selama ini kegiatan pascapanen untuk pengendalian hama/penyakit dilakukan dengan teknik fumigasi menggunakan etilen dibromida (EDB) atau metal bromide (MB). Penggunaan bahan kimia tersebut cukup efektif untuk disinfestasi lalat buah, namun residu kimia pada buah-buahan dikhawatirkan dapat membahayakan kesehatan konsumen. Kini penggunaan senyawa kimia untuk fumigasi buahbuahan dan sayuran telah dilarang oleh USDA sejak 1984 (Kader 1992 diacu dalam Rokhani et all. 2009). Oleh karena itu dibutuhkan suatu teknik penangannan pascapanen yang dapat menjamin terbebasanya hama/penyakit, dapat mempertahankan mutu dan memperpanjang umur simpanan serta aman

14 2 dikonsumsi bagi konsumen. Teknik perlakuan panas (Heat treatment) menjadi salah satu alternatif untuk teknik disinfestasi. Perlakuan panas yang diberikan pada masing-masing produk buah-buahan dan sayuran akan berbeda-beda dengan satu dan yang lainnya. Hal ini tergantung pada nilai difusivitas panas bahan. Koefisien difusifitas panas sangat penting untuk mengetahui penetrasi kecepatan penyebaran suhu dalam suatu zat selama proses pemanasan atau pendinginan. Semakin besar difusivitas panas suatu bahan maka akan semakin cepat penyebaran suhunya selama proses pemanasan atau pendinginan. Selama ini penyebaran suhu bahan selama proses pemanasan dan pendinginan diketahui dengan pengukuran secara langsung. Oleh karena itu akan dikembangkan cara baru untuk mengetahui kecepatan penyebaran suhu pada buah-buahan dengan model matematika finite difference yang merupakan alternatif baru dalam menghitung penyebaran suhu buah selama proses pemanasan. Kelebihan teknik ini adalah dapat menduga kecepatan penyebaran suhu buah dalam waktu yang singkat (Musfiroh 2012). Perumusan Masalah Selama ini dalam penggunaan teknik disinfestasi lalat buah pada proses karantina dengan menggunakan perlakuan uap panas (Heat Treatment), waktu treatment yang diberikan pada mangga hanya bisa diketahui dengan menggunakan pengukuran langsung. Dimana pada dasarnya waktu treatment yang diberikan pada mangga berbeda-beda tergantung dari kecepatan penyebaran panas pada mangga itu sendiri yang dipengaruhi oleh ukuran dimensi mangga. Sehingga perlu diketahui dengan cepat waktu treatment yang optimal pada perlakuan uap panas tiap mangga. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah (1) mempelajari sifat termofisik buah mangga gedong gincu pada berbagai ukuran dimensi, (2) mengkaji pengaruh ukuran dimensi buah mangga terhadap waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu pusat buah, dan (3) menduga selang waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu pusat buah. Manfaat Penelitian Manfaat dari penetian ini adalah mengetahui waktu treatment yang optimal pada perlakuan uap panas tiap mangga, sehingga di dapat hasil yang optimal pada perlakuan uap panas mangga. Ruang Lingkup Penelitian Ruang lingkup penelitian ini berkutat pada pendugaan lama proses perlakuan uap panas metode vapor heat treatment.

15 3 TINJAUAN PUSTAKA Mangga Mangga merupakan tanaman pendatang yang berasal dari India, kemudian menyebar ke seluruh dunia termasuk Indonesia. Tinggi pohon mangga dapat mencapai m, dengan diameter tajuk 7-15 m. Faktor suhu, kelembaban, air dan ketinggian tempat sangat mempengaruhi produktivitasnya. Broto (2003) menyatakan bahwa tanaman mangga dapat hidup baik di dataran rendah sampai ketinggian 500 dpl. Kemiringan tanah tidak boleh lebih dari 15º. Tipe iklimnya kering, curah hujan mm/tahun dan tingkat penyinaran 50-80%. Kondisi bulan kering yang diperlukan mangga adalah 4-8 bulan/tahun. Tanah yang cocok untuk budidaya mangga adalah tanah lempung berpasir dan tanaman ini tahan terhadap kekeringan. Derajat keasaman tanah (ph tanah)ideal untuk tanaman mangga adalah dan suhu udara optimum o C. Suhu udara yang rendah dapat merangsang pembungaan namun tidak baik untuk perkembangan buahnya. Menurut Surachmat (1985), mangga gedong gincu temasuk: Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub-divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Ordo : Sapindales Famili : Anacardiaceae Genus : Mangifera Spesies : Mangifera indica L. Tanaman mangga berbuah bersamaan dengan musim kemarau. Tanaman mangga akan berbunga 1-1,5 bulan sesudah kemarau dimulai dan buah matang 3-4 bulan kemudian. Bila musim kemaraunya kering hasil produksi akan lebih baik, sehingga daerah dengan musim kering yang panjang baik digunakan untuk berkebun mangga. Untung (1999) mengemukakan bahwa mangga arumanis dan manalagi merupakan kultivar mangga yang cocok tumbuh pada kondisi kering. Sementara kultivar mangga yang tahan terhadap kondisi basah adalah seperti gedong gincu dan indramayu. Buah mangga berukuran relatif besar, bentuknya bulat sampai lonjong, bijinya gepeng dibungkus oleh daging yang tebal dan lunak serta enak dimakan. Mangga tersusun atas 11-18% kulit, 14-22% daging dan 60-75% biji (Verheij dan Coronel 1997). Produksi mangga antara buah per pohon tergantung varietas, umur, tempat tumbuh, dan kondisi iklim. Umumnya tanaman mangga dapat dipanen pada bulan September sampai Desember. Satuhu (1999) menyatakan bahwa musim mangga di Indonesia pada bulan Agustus sampai Desember untuk mangga arumanis, golek dan manalagi, sedangkan Juni dan Juli untuk mangga gedong gincu. Hasil Penelitian Tentang Sifat Termofisik Mangga Masungan (1991) diacu dalam Marsudi (2005) melakukan penelitian mengenai penentuan nilai difusifitas panas mangga untuk simulasi pendinginan, dari hasil penelitian tersebut didapatkan nilai difusifitas mangga dengan kisaran

16 4 nilai cm 2 /menit. Adapun nilai difusifitas panas, konduktivitas panas dan panas jenis yang didapatkan oleh sri wuryani (1999) diacu dalam trisasiwi (2002) pada mangga varietas arum manis adalah k = W/mK, α = 1.336x10-7 m 2 /det dan Cp = kj/kg o C. Trisasiwi (2002) memperoleh nilai konduktivitas panas rata-rata sebesar Watt/mK, massa jenis 0.87 kg/m 3 dan difusivitas panas cm 2 /menit. Wilson (2010), jika kadar air pada mangga dengan range antara 1.1 dan 9 kg kg -1 (bk), konduktivitas panas berada pada variasi kisaran 0.206±0.005 W/mK pada temperatur yang berbeda-beda. Sedangkan konduktivitas panas pada temperatur pada kisaran 20.0 o C sampai 80.0 o C adalah 0.442±0.181 W/mk. Dan Konduktivitas yang didapatkan oleh Telis (2007) diacu dalam dalam Wilson (2010) pada kadar air 5.41 kg kg -1 (bk) dan temperatur 18.3 o C sampai 74.0 o C untuk konduktivitas panas pada mangga dengan varietas Manila berada pada kisaran W/mK. Laohasongkram et al (1995) diacu dalam Wilson (2010), saat menganalisa konduktivitas panas untuk mangga dengan varietas Kaew pada suhu 60.0 o C dan 80.0 o C mendapatkan nilai k= W/mK dan WmK dengan kadar air 1.5 kg kg -1 dan 4 kg kg -1 (bk). Wilson (2010), pada kadar air dengan range antara 1.1 dan 9 kg kg -1 (bk), panas jenis berada pada variasi kisaran 1.23±0.05 kj/kgk. Laohasongkram et all. (1995) diacu dalam Wilson (2010) mendapatkan nilai panas jenis mangga varieras Kaew pada temperatur 60.0 o C dan 80.0 o C adalah kj/kgk dan kj/kgk dengan kadar air pada 1.5 dan 4 kg/kg(bk). Sedangkan untuk densitas mangga dengan kadar air 1.1 dan 9 kg kg -1 (bk) adalah 173.1±14.8 kg/m 3. Hama Penyakit Mangga Jamur Upas (Corticium Salmonicolor) Penyakit ini disebabkan oleh jamur yang berwarna putih sampai merah jambu mengkilat. Berkembang di musim hujan dan di musim kemarau masih terlihat. Gejala serangan ditunjukkan oleh terbungkusnya ranting atau cabang dengan jamur upas, bagian atas ranting yang terserang nampak pertumbuhannya tidak sehat. Diplodia (Botryodiplodia Theobromae) Penyebab Diplodia adalah cendawan atau jamur yang menyerang pada batang dan ranting. Umumnya diawali adanya luka yang disebabkan benda tajam. Sehingga di musim kemarau luka mengeluarkan blendok dan dimusim hujan luka berkembang sampai ke jaringan kayu. Gejala pada batang yang terserang adalah kulit luarnya tampak seperti pecah-pecah, mengeluarkan cairan coklat kehitaman, makin lama luka melebar dan kulit mengelupas, bagian tanaman diatasnya menjadi kering dan mati. Antraknose (Colletotrichum Gloeosporiodes) Penyebab Antraknose adalah cendawan atau jamur. Penyakit ini dapat menyerang pada ranting, daun, bunga dan buah. Biasanya menyerang pada saat pembungaan dan pembuahan. Gejala serangan terlihat adanya becak-becak berwarna coklat tua pada bagian tanaman yang terserang, daun dan bunga yang

17 terserang menjadi kering dan gugur. Apabila menyerang buah mengakibatkan becak-becak coklat dan pada serangan berat buah dapat gugur sebelum di panen. Lalat Buah Serangga dewasa berwarna kuning bersayap putih bening dan berukuran panjang 7-8 mm, suka hinggap dan bertelur pada buah mangga, jambu biji; jambu air, belimbing, nangka, jeruk dan cabe, sehingga buah menjadi rusak (Siswanto 1997). Lalat buah masuk dalam ordo diptera dan famili Tephritidae. Terdapat beberapa genus lalat buah. Genus yag paling banyak mengakibatkan kehilangan hasil pada berbagai komoditas di Indonesia adalah Bactrocera sp. (Wicaksono 2011). Adapun spesies dari Bactrocera yang sering mengakibatkan kerugian bagi komoditas mangga adalah Bactrocera dorsalis, B. Neohumeralis, B. Pedestris. 1. Bactrocera dorsalis Bactrocera dorsalis adalah species lalat buah dari family tepritid yang bukan hanya sudah memawabah di daerah Asia Tenggara, tapi juga mulai masuk ke daerah Hawai, pulau Mariana dan Tahiti. Lalat buah ini meruapakan salah satu species hama utama dalam genus Bactrocera dengan penyebaran inang melalui buah yang dibudidayakan ataupun yang tumbuh secara liar. (en.wikipedia.org/wiki/bactrocera dorsalis) 2. B. Neohumeralis Pada awalnya lalat buah B. Neohumeralis disebut sebagai Dacus humeralis, tapi ini dikarenakan terdapat kesamaan nama dengan spesies afrika Dacus humeralis juga. Akhirnya para penemu mengusulkan untuk mengganti namanya menjadi Dacus neohumeralis. Dan akhirnya karena di tempatkan pada subgenus Bactrocera, sampai saat ini namanya menjadi Bractrocera neohumeralis. Bractocera Nehomeralis ini merupakan hama utama pada tanaman buah-buahan komersial yang berada di daerah Quensland, Australia 5 Penanganan Pascapanen Mangga Penanganan pascapanen yang tepat diperlukan untuk mengurangi susut dan mempertahankan mutu buah-buahan setelah dipanen, proses penanganan pascapanen mangga dapat dilihat pada gambar 1. Penanganan pascapanen perlu dilakukan segera semenjak buah itu dipanen, diimbangi dengan penerapan teknologi dengan memperhatikan nilai ekonomi komoditas (Budiastra dan Purwadaria 1993). Setyadjid dan Sjaifullah (1992) menyatakan kerusakan pascapanen buah mangga diperkirakan mencapai 30%. Kerusakan pascapanen disebabkan karena perlakuan pascapanen yang tidak tepat misalnya: teknik pemanenan yang kurang tepat, sortasi yang tidak baik, pengemasan dan pengepakan, pengangkutan dan penyimpanan yang kurang diperhatikan serta adanya serangan hama dan penyakit.

18 6 Gambar 1 Diagram alir proses pascapanen mangga untuk ekspor. Teknik Disinvestasi Lalat Buah Perlakuan Dingin (Cold Treatment) Metode ini pada dasarnya diaplikasikan pada saat penyimpanan dengan temperatur yang rendah untuk mengendalikan serangga. Metode ini sudah mulai diterapkan sejak tahun 1900, dan telah lama diterapkan untuk mengontrol lalat buah. Keuntungan dari penggunaan teknologi ini adalah bisa diselaraskan sebagai penyimpanan dan kerusakan atau penurunan mutu produk cenderung lebih kecil dibandingkan penggunaan heat treatment dan prosedurnya lebih mudah dilakukan dan dikontrol. Penyimpanan dingin biasanya dilakukan pada suhu 10.0 o C hingga (-2.0) o C. Penyimpanan pada temperatur dibawah suhu o C disebut dengan penyimpanan beku. Sementara jika disimpan pada suhu diatas 10.0 o C disebut penyimpanan biasa. Sebagai metode disinfestasi pada buah dan sayuran, temperatur harus disesuaikan untuk menghindari kebekuan produk selama proses perlakuan. Titik beku untuk buah adalah (-1)-(-2) o C dan untuk sayuran adalah pada suhu (-0.5)-(-1.0) o C. Untuk menghemat waktu pengaplikasian temperatur 0.0 o C sering digunakan untuk membunuh serangga. Namun demikian keefektifan metode ini dalam mengontrol serangga sangat tergantung pada lamanya perlakuan, dan biaya operasinya cenderung mahal. Perlakuan dingin (cold treatment) tidak dapat diaplikasikan pada mangga karena mangga tidak toleran terhadap temperatur rendah yang dibutuhkan untuk disinfestasi. Fumigasi Teknologi fumigasi sudah dikenal sejak lama dan telah diaplikasikan secara luas diberbagai negara di seluruh dunia. Fumigan yang digunakan diantaranya metal bromida, aluminum pospin, hidrogen sianida, karbondioksida dll. Fumigasi dilakukan pada ruang tertutup dengan dosis dan aturan tertentu dimana komoditas ditempatkan. Salah satu keunggulan fumigasi adalah dapat diaplikasikan pada

19 komoditas dalam jumlah besar secara bersamaan sehingga dapat menghemat waktu. Metil bromida adalah salah satu fumigan yang sudah umum dipergunakan, karena dapat mengontrol berbagai spesies serangga secara efektif, tidak mudah meledak dan relatif aman digunakan. Selain itu juga dapat diaplikasikan pada suhu rendah. Namun demikian metil bromida terbukti dapat merusak lapisan ozon. Selain itu residu yang ditinggalkannya pada komoditas yang difumigasi disinyalir berbahaya bagi kesehatan. Alumunium pospin umumnya digunakan untuk memfumigasi serangga di gudang-gudang penyimpanan biji-bijian. Bentuknya dapat berupa tablet atau tepung. Hidrogen sianida adalah gas fumigan yang biasa digunakan pada komoditas perishable seperti, buah-buahan, sayur-sayuran dan bunga potong. Sementara itu karbondioksida tidak meninggalkan residu pada produk yang difumigasi. Selain itu cukup efektif untuk mengontrol beberapa hama pada gudang-gudang penyimpanan biji-bijian dengan waktu apikasi yang tidak terlalu lama. Namun fumigan ini tidak dapat mengontrol pupa serangga beras secara efektif. Iradiasi Pada tahun 1986, Food and Drug Administration (FDA) mengijinkan penerapan radiasi hingga 1 kgy (100 krad) pada buah dan sayuran. Dimana tujuannya adalah untuk memperpanjang masa simpan dan memperlambat proses pembusukan. Dari hasil penelitian menunjukan bahwa dosis 0,75 kgy dapat mensterilkan serangga dan dosis yang lebih besar dari 1 kgy dapat mengontrol pembusukan. Tahun 1996 United States Departement of Agriculture (USDA) dan Animal and Plan Health Inspection Service (APHIS) menyatakan iradiasi legal sebagai salah satu perlakuan karantina untuk mengontrol lalat buah. Kemudian ada tahun 1997 peraturannya dikeluarkan uleh USDA dan APHIS untuk mengiradiasi pepaya, carambola, dan litchi sebagai salah satu perlakuan pitosanitari. Selain itu, iradiasi juga menyebabkan beberapa penurunan kualitas pada beberapa jenis buah-buahan tertentu. Ionisasi menyebabkan perubahan kimia pada komponen dinding sel seperti selulosa, hemi selulosa dan pektin sehingga dinding sel menjadi lunak karena kehilangan kalsium. Hal ini umumnya terjadi pada dosis radiasi 6 kgy atau lebih, bahkan pada level yang lebih tinggi kehilangan kalsium mencapai 80% atau lebih. Akibatnya buah menjadi sangat bermasalah ketika dalam proses transportasi karena daging buah menjadi cepat sekali melunak. Pada transportasi normal sebagaimana buah yang tidak diradiasi, terjadi kerusakan yang tidak dapat diterima pada buah yang diiradiasi setibanya ditempat tujuan. Kehilangan kalsium memegang peranan penting dalam terjadinya pelunakan pada buah dan sayuran. Selain itu buah-buahan diradiasi menjadi lebih sensitif terhadap suhu dingin, sehingga memudahkan terjadinya chiling injury, seperti yang dijumpai pada pisang, lemon, jeruk dan tomat setelah diradiasi dengan dosis dibawah yang diijinkan. Perlakuan Panas (Heat Treatment) Saat ini perlakuan panas digunakan sebagai perlakuan bebas residu untuk mendisinfestasi mangga diseluruh dunia seperti Pilipina, Thailand dan USA. Perlakuan panas pada pascapanen buah-buahan/sayuran dimaksudkan untuk membunuh serangga atau lalat buah maupun cendawan pada buah-buahan/sayuran seperti antraknosa dan busuk pangkal buah (stem end rot) tanpa menyebabkan 7

20 8 kerusakan pada buah itu sendiri. Beberapa metode penggunaan panas dalam proses karantina antara lain dengan menggunakan air panas (Hot Water Treatment, HWT), uap panas (Vapor Heat Treatment, VHT) dan udara panas (Hot Air Treatment, HAT) (Lurie 1998). Perlakuan panas sebagai salah satu teknologi karantina cukup efektif untuk mengatasi masalah hama penyakit pascapanen. Tetapi penggunaan suhu yang tinggi dalam waktu yang lama dapat menyebabkan penurunan mutu produk. Pengaruh perlakuan panas terhadap suatu produk berbeda-beda, tergantung pada kultivar, ukuran dan bentuk, serta kematangan dan metode yang digunakan. Oleh karena itu faktor suhu dan lama perlakuan sangat menentukan agar tujuan untuk membunuh lalat buah pada berbagai stadia tercapai tanpa merusak mutu produk itu sendiri. Vapor heat treatment merupakan metode perlakuan panas pada buah yang menggunakan udara yang tersaturasi dengan uap air pada suhu o C untuk mematikan telur serangga dan larva sebagai upaya tindakan karantina sebelum komoditi dikirim (Animal and Plant Health Inspection Service 1985). Sugimoto (1996) dalam Rokhani (2002) melaporkan bahwa pada pemanasan suhu 46.0 o C selama 30 menit, mortalitas lalat buah telah mencapai 100 persen baik pada stadia telur maupun ulat instar 1,2 dan 3. Rokhani et al. (2001) melaporkan bahwa dengan metode VHT, buah-buahan cultivar Irwin yang diproduksi di Okinawa tahan pada suhu 46.5 o C selama 30 menit. Proses tersebut cukup efektif dalam menekan perkembangan penyakit antraknosa dan busuk pangkal buah (stem end rot) pada buah-buahan serta dapat mempertahankan mutu buah hingga 21 hari penyimpanan pada suhu 13.0 o C. Proses VHT berlangsung dalam kondisi uap jenuh, sehingga kelembapan yang tinggi (>90%) dalam ruang perlakuan ini menekan terjadinya penguapan air dari permukaan buah dan mencegah kehilangan panas (heat loss) yang disebabkan adanya panas evaporasi (Sugimoto 1996 dalam Rokhani 2002). Butir-butir air yang terjadi ketika uap berubah menjadi cair dipermukaan buah, melepaskan sejumlah panas yang merupakan tambahan panas pada pindah panas konduksi, inilah yang menjadikan efisiensi panas pada metode VHT lebih baik dibandingkan dengan efisiensi panas pada metode heat treatments yang lainnya. Pada gambar 2 merupakan unit VHT hasil rancang bangun Setyawan (2008). Adapun komponen-komponen yang terdapat dalam unit VHT tersebut yaitu: 1. Unit penghasil uap Ruang penghasil uap berfungsi menghasilkan uap air panas yang akan disalurkan ke ruang perlakuan. Kondisi ruang perlakuan dipertahankan pada kisaran suhu o C. Adapun komponen penghasil uap adalah sebagai berikut: a. Bak air Bak air berfungsi untuk menampung air dengan kapasitas m 3. Air yang ada pada bak, kemudian akan digunakan untuk menyemprotkan uap panas setelah melalui koil pemanasan. b. Filter Filter terbuat dari plastik tahan panas yang berfungsi untuk menyaring air yang akan di semprotkan melalui nozel, sehingga tidak ada kotoran yang menyumbat nozel saat penyemburan. c. Pompa

21 9 Pompa berfungsi untuk menyalurkan air panas dari koil pemanasan ke ruang perlakuan bahan. Pompa merupakan komponen yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dari tempat yang lebih rendah ke tempat yang lebih tinggi. Dalam hal rancangan unit VHT ini, pompa digunakan untuk mengalirkan air pada suhu oC dari dasar bak melalui selang dan disirkulasikan kembali ke bak utama melalui talang stainless. Dalam penyemprotan air panas ke ruang perlakuan bahan digunakan nozel sprayer. d. Kompor Berfungsi memanaskan air yang di tampung dalam bak sampai pada suhu mencapai 47.0oC, kemudian disemprotkan melalui nozel ke ruang perlakuan. e. Pemanas udara Berfungsi untuk meningkatkan suhu pada unit penghasil uap yang kemudian disirkulasikan dengan menggunakan blower menuju ke ruang perlakuan. Heater ditutup dengan kotak yang terbuat dari stainless untuk menjaga supaya tidak terjadi konsleting apabila terkena uap panas. Suhu sangat berperan dalam proses sirkulasi uap panas. Panas yang digunakan untuk menaikkan suhu campuran pada ruang penghasil uap hingga suhu optimal diperoleh dari elemen pemanas (heater). Pemanas berfungsi sebagai penyuplai panas untuk mempercepat terjadinya panas yang optimal pada ruang perlakuan uap. Panas di hasilkan dari energi listrik yang diubah oleh koil/elemen pemanas. Gambar 2 Unit VHT 2. Ruang Perlakuan Berfungsi sebagai ruangan untuk menempatkan bahan yang akan diberikan perlakuan uap panas pada suhu dan lama proses tertentu. Adapun komponen dari ruang perlakuan adalah sebagai berikut: a. Blower Berfungsi untuk menyedot uap panas dari ruang perlakuan menuju ke ruang penghasil uap, kemudian disirkulasikan sehingga uap panas dapat menembus tumpukan bahan pada ruang perlakuan. b. Sirip

22 10 Berfungsi sebagai penyearah aliran uap panas dari ruang perlakuan menuju ke ruang penghasil uap. c. Keranjang Keranjang terbuat dari plastik yang tahan terhadap uap panas dan berfungsi untuk menampung buah-buahan pada ruang perlakuan uap panas. 3. Unit kontrol otomatik Berfungsi untuk mengontrol suhu air, kecepatan aliran air, dan kecepatan penyemprotan nozel Pindah Panas Pindah panas merupakan perpindahan panas suatu bentuk energi dari suatu tempat ke tempat lainnya yang disebabkan adanya perbedaan suhu antara dua tempat tersebut (Heldman dan Singh 1980). Menurut Cengel (2003), Panas dapat dipindahkan melalui tiga cara yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. Konduksi, konveksi dan radiasi membutuhkan adanya perbedaan suhu, yaitu perpindahan panas dari media dengan suhu tinggi menuju ke media dengan suhu yang lebih rendah. Proses pindah panas pada ketiga cara di atas dapat terjadi secara bersamaan namun hal tersebut dipengaruhi besarnya pergerakan suatu fluida. Sedangkan pada konduksi akan terjadi sebaliknya dimana pergerakan dari fluida tidak besar dan fluida tidak tembus cahaya sehingga perpindahan panas dari suatu bagian benda yang tembus cahaya ke bagian yang lainnya hanya dipengaruhi oleh gradient suhu. Hubungan dari laju perpindahan panas dengan medium konduksi dan gradient suhu dapat dinyatakan dengan persamaa Fourier (Cengel 2003) : =... (1) Konduksi dapat terjadi pada padatan, cairan atau gas. Pada gas dan cairan, konduksi ditujukan untuk tumbukan dan difusi dari pergerakan acak molekul. Namun pada padatan, konduksi ditujukan untuk menggabungkan getaran-getaran molekul di dalam polarnya dan pengangkutan energi oleh elektron bebas. Difusivitas Panas Sifat termofisik bahan pertanian merupakan sifat-sifat yang dimiliki oleh produk berkaitan dengan sifat fisik dan panas yang merupakan ciri khas dari bahan pertanian. Sifat fisik dan sifat panas merupakan faktor penting dalam menyelesaikan permasalahan proses pindah panas yang terjadi pada bahan pertanian dengan seoptimum mungkin. Difusivitas panas merupakan salah satu dalam sifat fisik dan sifat panas bahan pertanian yang mempunyai hubungan dengan sifat fisik dan sifat panas dasar lainnya. Difusivitas panas sifat bahan pertanian yang sering digunakan dalam analisa konduksi panas semetara dimana dapat menggambarkan laju difusi panas yang melalui bahan pertanian (Cengel 2003). Nilai difusivitas panas bahan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan di bawah ini:

23 11 =... (2) Bahan yang mempunyai nilai konduktivitas panas yang tinggi atau kapasitas panas yang rendah akan dengan jelas mempunyai nilai difusivitas panas yang besar (Cengel 2003). Sifat fisik dan sifat panas dasar yang berhubungan dengan nilai difusivitas panas diantaranya adalah : 1. Kadar Air Salah satu sifat yang penting dalam suatu bahan pertanian adalah kadar air. Kadar air suatu bahan ditunjukkan dengan banyaknya air yang terkandung per satuan berat dari bahan tersebut (Henderson dan Perry 1976). Kadar air suatu bahan terdiri dari kadar air basis basah dan kadar air basis kering. Kadar air basis basah merupakan kadar air dari suatu padatan yang biasanya ditunjukkan dengan persen berat basah (%bb). Sedangkan kadar air basis kering adalah rasio antara massa air dengan massa bahan kering dalam padatan dan ditunjukkan dengan persen berat kering (%bk). Kadar air dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : = 100%...(3) Atau menggunakan persamaan yang terdapat pada SNI , yaitu sebagai berikut : KA= (4) Pengukuran kadar air mangga dilakukkan dengan menggunakan metode oven pengering. Pengukuran kadar air ini bertujuan untuk mengetahui persentase banyaknya jumlah air yang terkandung di dalam mangga. Prosedur kerja dalam menentukan kadar air mangga dengan metode oven pengering (SNI ) adalah sebagai berikut; a) Mengatur suhu oven pengering ±105.0 o C b) Menyiapkan wadah dan menimbang berat berat wadah c) Menimbang berat mangga dari berbagai ukuran, kecil sedang dan besar. d) Panaskan cawan dalam oven pengering yang suhunya telah diatur. Kemudian setiap 1 jam sekali dilakukan penimbangan agar diketahui kenaikan dan penurunan beratnya. e) Setelah di dapat berat dari mangga yang telah dikeringkan, untuk penentuan kadar air mangga dapat menggunakan persamaan =.. (5) 2. Panas Jenis Jumlah panas yang diperlukan untuk mendapatkan kenaikan suhu yang sama, berbeda-beda dari bahan ke bahan. Perbandingan antara banyaknya panas yang diberikan Q, dengan kenaikan suhu (dt) disebut dengan kapasitas panas dari benda tersebut, dituliskan dengan rumus

24 12 =.... (6) Kapasitas panas per satuan massa benda didefinisikan sebagai panas jenis (Specific Heat) yang ditunjukkan dengan symbol Cp. = =.. (7) Panas jenis suatu bahan juga didefinisikan sebagai jumlah panas yang dibutuhkan (kj)untuk menaikkan suhu 1 kg bahan sebesar 1 o K. Panas jenis yang terdapat dalam bahan terbagi menjadi dua macam, yaitu panas jenis pada volume tetap dan panas jenis pada tekanan tetap. Pada umumnya, perubahan tekanan yang terjadi pada proses pindah panas di dalam bahan pertanian adalah kecil, sehingga yang biasa digunakan pada perhitungan pindah panas yaitu panas jenis pada tekanan tetap. Pengaruh tekanan pada perubahan panas jenis benda padat dan cairan sangat kecil sehingga dapat diabaikan (Mohsenin 1980) Pada pengukuran panas jenis, untuk bahan yang memiliki kadar air lebih dari 60% menurut Heldman dan singht (1980) dapat dihitung dengan persamaa berikut ; p = KA(%bb). (8) 3. Massa Jenis Sifat fisik bahan pertanian yang penting lainnya adalah massa jenis (density). Massa jenis merupakan perbandingan massa terhadapt volumnya. Menurut Mohsenin (1980) terdapat tiga macam massa jenis yaitu: a. Bulk Density adalah perbandingan massa tumpukan terhadap volume totalnya dimana volume produk didasarkan pada volume bahan beserta rongga udara. Bulk density dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : = ( ) (9) Dimana; W 2 adalah massa produk penuh dan wadah, W 1 adalah massa wadah dan V adalah volume wadah. b. Apparent Density perbandingan massa terhadap volumenya dalam kondisi normal dimana volume produk didasarkan pada penerapan hokum Archimedes. Volume produk sama dengan volume air yang tumpah dari wadah. Apparent density dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut : = ( )..(10) c. True Density (solid density) adalah perbandingan massa padatan produk terhadap volumenya dimana massa dan volume produk didasarkan pada padatan produk. Nilai massa jenis mangga yang diukur pada penelitian ini adalah menggunkan metode Apparent Density yang merupakan perbandingan massa terhadap volumenya dalam kondisi normal dimana volume produk didasarkan

25 pada penerapan hukum Archimedes dan Bulk density yang merupakan perbandingan massa tumpukan terhadap volume totalnya. Prosedur pengukuran massa jenis dengan menggunakan Apparent Density adalah sebagai berikut ; a) Siapkan wadah yang berisi air, timbang dan ukur volumenya sehingga di dapat nilai W dan V 2 b) Masukkan mangga ke dalam wadah lalu, ukur volume air yang tersisa di dalam wadah V 1 c) Hitung dengan menggunakan persamaan 10 Sedangkan untuk prosedur Bulk Desnsity adalah sebagai berikut ; a) Siapkan wadah kosong, dan mangga utuh tanpa dipotong. b) Masukkan mangga ke dalam wadah hingga memenuhi seluruh wadah dengan kondisi mangga tetap utuh (tidak dipotong) c) Timbang berat wadah yang berisi mangga sehingga didapat nilai W 2, lalu timbang wadah kosong tanpa berisikan mangga W 1. d) Setelah didapat nilai W 2 dan W 1, gunakan persamaan 9 untuk mendapatkan nilai ρ dengan V adalah volume wadah. 4. Konduktivitas panas Salah satu bentuk mekanisme pindah panas dalam benda padat adalah konduksi. Apabila suhu permukaan suatu benda padat lebih tinggi dari pusatnya maka terjadi aliran panas dari permukaan menuju pusat benda. Proses ini terjadi pada proses pemanasan benda seperti yang terjadi pada proses pengeringan. Konduktivitas panas untuk benda kadar di atas 60% dapat dihitung dengan persamaan Sweat (1974) di bawah ini (Heldman dan Singh 1980): 13 k = KA(%bb) (11) Metode Finite Difference Finite Diffrence merupakan suatu pernyataan matematis yang memiliki bentuk f(x+b)-f(x+a). Jika finite difference dibagi oleh b-a, maka akan mendapatkan suatu persamaan differensial. Pendekatan derivariativf oleh finite difference merupakan hal terpenting dalama metode finite difference untuk solusi numerik dari suatu persamaan differensial terutama pada permasalahan boundary. Aplikasi umum yang biasa menggunakan metode finite difference seperti teknik komputasi, thermal engineering, mekanika fluida. Untuk aplikasi metode finite difference pada pindah panas yang menggunakan komputer sebagai alat olah. Bentuk persamaan differential dalam persamaan perpindahan panas harus dirubah dalam bentuk aritmatika, karena pada dasarnya komputer hanya bisa melakukan operasi aritmatika. Proses tersebut disebut diskritasi. Diskritasi dalam finite difference pendekatannya menggunakan deret Taylor. Deret Taylor memberikan sebuah perumusan untuk meramalkan suatu harga fungsi pada + yang dinyatakan dalam harga fungsi itu dan turunannya disekitar titik x. ( ) ( + ) = ( ) +...(12) Dalam Pembuatan diskritasi ada tiga macam metode yaitu ;!

26 14 a. Forward difference (langkah maju) Persamaan untuk turunan pertama dengan menggunakan metode forward difference adalah = ( ) ( ) + ( )...(13) b. Backward difference (langkah mundur) Persamaan untuk turunan pertanam dengan menggunakan metode backward difference adalah = ( ) ( ) + ( )...(14) c. Central difference (beda tengah) Persamaan untuk turunan pertama dengan menggunakan metode central difference adalah = ( ) ( ) +...(15) Sedangkan dalam perumusannya, beda hingga dikelompokkan dalam dua macam, yaitu: a. Metode ekplisit Metode ini digunakan untuk mencari besarnya temperatur T dititik i pada waktu n+1 berdasarkan besarnya temperatur T dititik i-1, i, dan i+1 pada waktu n. b. Metode implisit Metode ini digunakan untuk mencari besarnya temperatur T dititik i-1, i+1 pada waktu n+1 berdasarkan besarnya temperature T dititk pada waktu n. Setelah proses diskritasi selesai, perlu mengetahui initial condition dan boundary condition untuk menyelesaikan persamaan perpindahan panas konduksi. Pada umumnya boundary condition ada tiga macam yaitu ; a. Dirichlet Condition Adalah suatu syarat batas yang nilai batasnya langsung diberikan/diketahui. b. Neuman Condition Adalah suatua syarat batas, jika yang diketahui adalah harga gradiennya. c. Robin atau Mixed Condition Merupakan gabungan dari Dirichlet dan Neuman. Simulasi Simulasi dapat didefinisikan sebagai suatu proses peniruan dari sesuatu yang nyata beserta keadaan sekelilingnya (state of affairs). Peniruan ini dilakuakn dalam rangka penelitian, penyelidikan ataupun pengujian yang bersifat terbatas dan terfokus pada suatu aktivitas atau operasi tertentu dengan maksud untuk mengetahui karakteristik, keadaan dan hal-hal lainnya yang masih berkaitan. Peniruan pada simulasi tidak menghasilkan sistem atau objek yang sama dan tidak bertujuan untuk menggandakan sistem atau objek, Peniruan pada simulasi berusaha menghadirkan sistem yang nyata dalam bentuk maya melalui

27 penggunaan tiruan dari bentuk aslinya meskipun tidak bisa sepenunya dengan aslinya. Simulasi Kejadian Diskret Simulasi kejadian diskret (discrete time simulation) merupakan simulasi dengan perubahan status dari model simulasi terjadi pada titik-titik waktu yang diskret yang dipicu oleh kejadian. Dalam simulasi kejadian diskret, variabel status berubah jika suatu kejadian terjadi. Sedangkan simulasi kontinyu, variabel status berubah dengan berubahnya waktu. Pendefinisian laju perubahan dalam variabel status sepanjang waktu adalah: a. Derivative equations Perubahan dari variabel status dinyatakan dengan turunan (derivative) dari variabel status. b. Difference equations Persamaan yang mencakup turunan disebut persamaan diferensial (differential equation). 15 METODE Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Mangga Gedong Gincu, yang dibedakan menjadi tiga jenis berdasarkan ukuran dimensi, yaitu ukuran kecil (diameter mm), sedang (diameter mm), dan besar (diameter mm). Penggunaan Mangga Gedong Gincu pada penetian ini dikarenakan bentuknya yang menyerupai geometri bola sehingga mempermudah dalam pendugaan penyebaran suhu. Alat Alat yang digunakan pada penelitian in adalah unit VHT chamber yang merupakan hasil rancang bangun dari Setyawan (2008). Untuk mengukur suhu pada mangga menggunakan termokopel dan di rekam dengan menggunakan Hybrid recorder. Oilbath yang digunakan untuk membantu prosedur kalibrasi termokopel, timbangan digital dan oven pengering digunakan pada prosedur pengukuran kadar air. Prosedur Penelitian Perlakuan VHT Buah Mangga dengan berbagai ukuran, kecil sedang dan besar diberikan perlakuan Vapor Heat Treatment dengan suhu pusat mencapai 46.0 o C dan suhu medium 47.0 o C. Adapun prosedur perlakuan VHT ini sebagai berikut: a. Buah mangga dengan berbagai ukuran kecil, sedang, dan besar dipasangkan termokopel dengan masing-masing diberikan tiga termokopel dengan

28 16 penempatan termokopel seperti pada gambar 3, yaitu pada bagian permukaan, tengah dan pusat. Setelah buah mangga dipasangkan termokopel ditempatkan dalam tray. b. Set VHT unit pada RH>95% dan suhu 46.0 o C dan suhu medium 47.0 o C. c. Jalankan unit VHT dan hybrid recorder. Hybrid recorder di stop setelah suhu pusat pada ketiga buah manga sudah mencapai suhu 46.0 o C. d. Data yang didapatkan dari perlakuan VHT ini digunakan untuk membandingkan dengan nilai yang akan didapatkan dengan menggunakan program berdasarkan metode finite difference. Analisis Termofisik Penelitian ini digunakan untuk mencari nilai inputan yang nantinya akan digunakan untuk di input pada program visual basic, adapun nilai inputan yang diperlukan untuk program ini adalah kandungan kadar air, konduktivitas panas, panas jenis, massa jenis, dan diffusifitas panas. Pengukuran nilai kadar air, konduktivitas panas, panas jenis, massa jenis dan diffusifitas panas dilakukan di Lab ELP. 1. Kadar air mangga diukur dengan menggunakan metode oven pengering, adapun prosedur penggunaan metode oven pengering adalah sebagai berikut: a) Mengatur suhu oven pengering ±105.0 o C b) Menyiapkan wadah dan menimbang berat berat wadah c) Menimbang berat mangga dari berbagai ukuran, kecil sedang dan besar. d) Panaskan cawan dalam oven pengering yang suhunya telah diatur. Kemudian setiap 1 jam sekali dilakukan penimbangan agar diketahui kenaikan dan penurunan beratnya. e) Apabila sudah tidak terjadi penurunan berat maka pemanasan pada oven pengering sudah selesai dan dengan menggunakan persamaan 5 dicari nilai KA bb. 2. Massa jenis mangga diukur dengan menggunakan metode apparent density yang didasarkan pada penerapan hukum Archimedes, prosedurnya sebagai berikut; a) Siapkan wadah yang berisi air, timbang dan ukur volumenya sehingga di dapat nilai W dan V 2 b) Masukkan mangga ke dalam wadah lalu, ukur volume air yang tersisa di dalam wadah V 1 c) Hitung dengan menggunakan persamaan Konduktivitas panas dihitung dengan menggunakan persamaan 11, panas jenis dihitung dengan menggunakan persamaan 8 dan difusifitas panas dihitung dengan persamaan 2. Simulasi Pendugaan Lama Proses Perlakuan Uap Panas Simulasi pendugaan lama proses perlakuan uap panas menggunakan program penyebaran suhu pada bola yang dibuat oleh Puspitojati (2003) yang digunakan untuk menduga penyebaran suhu pada buah alpukat. Program tersebut dimodifikasi dan diperbaiki sehingga sesuai digunakan untuk menduga lama proses dan penyebaran suhu perlakuan uap panas pada buah mangga gedong gincu. Program ini dibuat dengan menggunakan pendekatan metode finite difference dengan geometri bola sehingga sampel buah yang digunakan adalah buah mangga

29 gedong gincu yang bentuknya menyerupai bola. Adapun titik pendugaan suhu yang akan diduga seperti pada gambar 3 di bawah ini. 17 T1 T 1 = Suhu Permukaan T 2 = Suhu Tengah T 3 = Suhu Pusat T3 T2 1. Suhu permukaan (T 1 ) Syarat kestabilan suhu Fo(1+Bi) Gambar 3 Titik yang akan diduga hasilnya = (1 2 2 )...(16) 2. Suhu permukaan bahan dan pusat bahan (T 2 ) Syarat kestabilan suhu Fo 3. Suhu dipusat bahan (T 3 ) Syarat kestabilan suhu Fo = (17) = +...(18) Persamaan 16, 17 dan 18 merupakan persamaan yang digunakan pada program penyebaran suhu dan pada gambar 4 merupakan diagram alir program.

30 18 Mulai T bhn,t media, α, r, KA, H media, dt = 2 2 = = 60 = = 1 = h M < 0.5 Tidak Ya Sebaran suhu (persamaan 16-18) Awali Distribusi suhu t=0 I=I+1 Tidak Waktu=Waktu+dt T 3 =T media -1 Ya Cetak Waktu, T 1, T 2, dan T 3 Selesai Gambar 4. Diagram Alir Program Penyebaran Suhu Mangga Gedong Gincu

31 Verifikasi Model Perhitungan terhadap nilai kesalahan dilakukan dengan membandingkan besarnya suhu di masing-masing titik pengukuran dan pendugaan. Besarnya tingkat kesalahan dapat dinyatakan dalam bentuk kesalahan relative yaitu membandingkan kesalahan yang terjadi dengan nilai sebenarnya (Bamaba 1998 dalam Musfiroh 2012) besarnya kesalahan dihitung menggunakan persamaan berikut. 19 = 100%...19 HASIL DAN PEMBAHASAN Sifat Termofisik Buah Mangga Kadar air merupakan banyaknya air yang terkandung per satuan berat dari bahan tersebut. Kadar air tidak berpengaruh secara langsung terhadap tingkat ukuran dimensi pada mangga, tingkat kadar air dipengaruhi oleh tingkat kematangan dari suatu buah. Pada saat buah mangga masih dipohon maupun setelah dipanen, buah mangga masih mengalami transpirasi yaitu proses pelepasan air dari buah, tapi pada saat buah semakin matang organisasi pada sel buah mangga terganggu sehingga transpirasi semakin berkurang yang mengakibatkan kadar air semakin tinggi. Adapun pada tabel 1 dimana pada tabel tersebut, mangga dengan ukuran besar memiliki kadar air paling besar yaitu 86.21%, mangga ukuran sedang 84.55% dan mangga ukuran kecil 82.82% dimana semakin besar ukuran mangga maka kadar air semakin tinggi, hal ini disebabkan karena ketiga mangga tersebut berada pada tingkat kematangan yang sama, dimana seharusnya pada tingkat kematangan yang sama kadar air pada mangga tersebut memiliki kadar air yang sama tapi karena ada perbedaan ukuran maka mangga yang memiliki ukuran yang lebih besar memiliki tingkat kadar air yang lebih tinggi. Tabel 1 Sifat termofisik buah mangga gedong gincu pada berbagai tingkat ukuran dimensi Tingkat Ukuran Dimensi KA %bb Cp kj/kg o C k Watt/m o C ρ kg/m 3 α m 2 /menit Kecil Sedang Besar Cp atau kalor jenis menunjukan berapa banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius. Semakin besar ukuran mangga maka massa mangga pun semakin besar, pada kondisi dimana kalor yang diberikan sama pada berbagai ukuran mangga, maka untuk menaikkan suhu pada mangga yang memiliki massa paling besar dibutuhkan kalor jenis (Cp) yang lebih

32 20 besar pula untuk mencapai suhu capaian. Sehingga dapat dilihat pada tabel 1 bahwa mangga ukuran besar memiliki kalor jenis yang paling besar yaitu kj/kg o C, sehingga dapat dikatakan bahwa semakin besar ukuran mangga maka semakin besar pula nilai kalor jenisnya (Cp). K atau konduktivitas menunjukan kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan panas. Suatu bahan semakin besar nilai konduktivitasnya maka akan semakin baik menghantarkan panas. Pada saat perlakuan panas, kalor yang mengalir pada mangga dengan berbagai ukuran dimensi memiliki jumlah kalor yang sama, bila melihat pada persamaan 1, kalor berbanding terbalik dengan jarak atau ketebalan, dimana semakin besar jarak atau ketebalan suatu bahan maka kalor yang mengalir pada benda tersebut akan semakin kecil dikarenakan penyebaran dan pemerataan suhu, tapi pada saat perlakuan panas jumlah kalor yang mengalir pada mangga berbagai ukuran dimensi, kalor yang mengalir memiliki jumlah yang sama, mangga ukuran besar memiliki ketebalan yang paling besar yaitu m tapi pada mangga tersebut mengalir kalor dengan jumlah yang sama dengan mangga ukuran kecil dengan ketebalan m dimana seharusnya jumlah kalor yang mengalir pada mangga ukuran besar lebih kecil dibandingkan dengan mangga ukuran kecil, ini disebabkan karena mangga ukuran besar memiliki konduktivitas panas yang lebih besar. Massa jenis merupakan perbandingan massa terhadap volume suatu benda. Dari hasil pengukuran, massa jenis mangga gedong gincu dengan pengukuran menggunakan metode Apparent Density, massa jenis untuk mangga ukuran kecil kg/m 3, mangga ukuran sedang kg/m 3, dan mangga ukuran besar kg/m 3. Secara nyata perbedaan ukuran pada mangga gedong gincu tidak berpengaruh pada massa jenis gedong gincu bila dilihat dari hasil pengukuran, massa jenis pada mangga lebih dipengaruhi oleh tingkat kematangan buah. Rohadianti (2008) dalam skripsinya menyatakan bahwa pada umumnya semakin matang mangga maka massa jenis akan semakin menurun. Hal tersebut dikarenakan terdapat peristiwa penguapan pada zat-zat volatile ketika buah mangga semakin matang yang mengakibatkan penurunan massa daging buah. Massa jenis pada buah mangga dipengaruhi oleh tebal serat daging buah, semakin tebal serat daging buah maka massa buah akan semakin besar. Untuk varietas yang sama, pada mangga gedong gincu memiliki karakteristik tekstur buah yang sama sehingga pada berbagai ukuran pun massa jenis mangga gedong gincu akan sama. Bahan yang mempunyai nilai konduktivitas panas yang tinggi atau kapasitas panas yang rendah akan dengan jelas mempunyai nilai difusivitas panas yang besar (Cengel 2003). Tapi dari hasil pengukuran ratio antara konduktivitas panas dan kapasitas panas memiliki nilai rataan ratio yang sama sedangkan massa jenis yang merupakan faktor pembagi juga memiliki nilai rataan yang sama, sehingga nilai difusivitas panas pada mangga gedong gincu memiliki nilai rataan yang sama. Penyebaran Suhu Buah Selama Proses Vapor Heat Treatment Simulasi penyebaran suhu buah dan pendugaan lama proses perlakuan uap panas menggunakan program penyebaran suhu pada bola yang dibuat oleh Puspitojati (2003) yang digunakan untuk menduga penyebaran suhu pada buah

33 alpukat. Program tersebut dimodifikasi dan diperbaiki sehingga sesuai digunakan untuk menduga lama proses dan penyebaran suhu perlakuan uap panas pada buah mangga gedong gincu. Pada gambar 5 dibawah ini, merupakan tampilan awal dari program penyebaran suhu pada mangga gedong gincu, program ini disusun dan didesain dengan menggunakan program visual basic Gambar 5 Tampilan Awal Program Penyebaran Suhu pada Mangga Gedong Gincu Pada program ini terdapat 4 (empat) command button dan 6 (enam) text box yang digunakan sebagai data inputan. Command button terdiri dari command button Hitung, Grafik, Sebaran Suhu dan Selesai. Command button Hitung berfungsi untuk memulai proses perhitungan, command button Grafik berfungsi untuk membuka jendela grafik sebaran suhu seperti pada gambar 6, command button Grafik ini baru bisa digunakan bila command button Hitung sudah ditekan, command button Sebaran Suhu berfungsi untuk membukan jendela sebaran suhu seperti pada gambar 7 dan command button Selesai berfungi untuk menutup program.

34 22 Gambar 6 Tampilan Grafik Program Penyebaran Suhu pada Mangga Gedong Gincu Gambar 7 Tampilan Tabel Sebaran Suhu Program Penyebaran Suhu pada Mangga Gedong Gincu

35 Data nilai inputan yang diperlukan adalah suhu mangga gedong gincu sebelum dilakukan proses heat treatment (T bhn ), suhu media/chamber (T media ), dimensi buah mangga gedong gincu, massa jenis mangga gedong gincu (ρ), kadar air mangga gedong gincu (KA bb%), difusivitas panas mangga gedong gincu (α), selang waktu ( t) dan koefisien udara (h). Untuk suhu mangga gedong gincu sebelum dilakukan proses heat treatment (T bhn ) dianggap sama yaitu 29.0 o C dan suhu media/chamber (T media ) adalah 47.0 o C. Dimensi buah mangga gedong gincu, massa jenis mangga gedong gincu (ρ) dan kadar air mangga gedong gincu (KA bb%) didapat dari hasil pengukuran. Difusivitas panas difusivitas panas mangga gedong gincu (α) didapat dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan 2, dan untuk koefisien udara (h) dengan menggunakan persamaan 20, 21, 22 dan 23 sedangkan untuk perhitungan nilai koefisien udara dapat dilihat pada Lampiran 2. Nu 2 æ GR Pr ö D 0.53ç Pr è ø... (20) 2 æ g ö 3 ç D T...(21) GR D ç è 2 ø PR 10 h D D GR D Nu D k D (22)... (23) Nilai input pada mangga gedong gincu ukuran kecil, sedang dan besar dapat dilihat pada tabel 2 dan output hasil program dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 2 Input program penyebaran suhu pada buah mangga gedong gincu 23 Ukuran Mangga Gedong Gincu Tebal (m) Suhu Bahan ( o C) Suhu Media ( o C) Massa Jenis (kg/m 3 ) KA bb % Difusifitas Panas (m 2 /menit) Koefisien Konveksi Udara (W/m 2 o C) Kecil Sedang Besar Nilai inputan yang terdapat dalam tabel 2 diproses mengikuti alur pada diagram aliran penyebaran suhu pada mangga gedong gincu gambar 4 sehingga didapat hasil seperti pada tabel 2. Cp atau kalor jenis merupakan banyaknya kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu 1 kg zat sebesar 1 derajat celcius, sedangkan k konduktivitas menunjukan kemampuan suatu bahan menghantarkan panas. Fo atau fourier number merupakan rasio dari diffusifitas atau tingkat laju difusi panas dengan jarak perpindahan panas yang terjadi pada suatu bahan sehingga semakin tebal suatu bahan maka semakin kecil nilai Fo (fourier number) seperti terlihat pada tabel 3 nilai difusifitas panas pada mangga memiliki nilai yang sama yaitu m 2 /menit sehingga bila tebal bahan semakin besar maka nilai Fo semakin kecil, nilai Fo mangga ukuran besar dan mangga ukuran kecil

36 M memiliki nilai berbanding terbalik dengan Fo dimana M=1/Fo yaitu rasio dari jarak perpindahan panas yang terjadi pada suatu bahan dengan diffusifitas atau tingkat laju difusi panas. Sehingga pada tingkat diffusifitas yang sama, bahan yang memiliki memiliki ketebalan paling besar memiliki nilai M yang besar pula seperti terlihat pada tabel 3 dimana mangga ukuran kecil memiliki nilai M adalah sedangkan mangga ukuran besar memiliki M adalah Tabel 3 Output program penyebaran suhu pada buah mangga gedong gincu Ukuran dt (menit) Cp (J/kg o C) k (W/m o C) M Fo Bi Waktu (menit) Kecil Sedang Besar Bi atau biot number merupakan rasio antar tahanan dalam dan luar, rasio ini akan menentukan apakah suhu yang berada pada bagian dalam dari suatu bahan akan berubah secara signifikan pada saat permukaan bahan tersebut diberikan panas, karena itu nilai biot number tidak boleh lebih dari 1 karena bila nilai biot number lebih dari 1 artinya resistasi tahan luar lebih besar dari tahan dalam sehingga panas yang diberikan pada permukaan bahan sulit untuk merambat kebagian dalam bahan, pada tabel 3 nilai biot number mangga kecil, sedang dan besar adalah , dan dari nilai biot number ini dapat dikatakan bahwa perpindahan panas yang terjadi selama proses vapor heat treatment cukup baik karena nilainya mendekati 0, dan untuk mangga ukuran besar memiliki nilai biot number yang paling besar, walaupun nilai konduktivitas bahannya paling besar 9.67 W/m o C dan koefisien konveksi udara pada media/chamber (h media ) paling kecil W/m 2o C, mangga ukuran besar memiliki tebal yang selisihnya cukup besar dibandingkan dengan mangga ukuran kecil dan sedang, sehingga dapat dikatakan bahwa ketebalan bahan (dx) dari suatu bahan sangat mempengaruhi nilai biot number, dimana semakin besar ketebalannya maka semakin besar pula biot number. Tabel 4 Rataan Suhu Suhu Media/Chamber pada saat Perlakuan Panas Metode Vapor Heat Treatment Ulangan 1 o C Ulangan 2 o C Ulangan 3 o C Rataan o C Suhu Bak Air Suhu Control Suhu Control Suhu Control Rataan suhu Control

37 25 Control 3 Mangga Besar Mangga Sedang Control 2 Mangga Kecil Control 1 Gambar 8 Penempatan Suhu Control Media/Chamber pada saat Perlakuan Panas Vapor Heat Treatment Secara garis besar pada gambar 9-17 dapat dilihat bahwa grafik yang dibentuk dari hasil plot sebaran suhu pada saat mangga gedong gincu diberi perlakuan panas VHT nilainya fluktuatif, hal bisa disebabkan pengkondisian suhu media sehingga terjadi fluktuatif, selain itu tidak menutup kemungkinan pada saat hybrid recorder merekam nilai suhu pada detik dan titik tertentu mengalami galat sejenak yang disebabkan termokopel yang terpasang goyang. Gambar 9 Suhu permukaan buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran kecil. Pada gambar 9, 12, dan 14 dapat dilihat bahwa suhu akhir dari pengukuran tidak menyentuh suhu akhir pada pendugaan. Pada gambar 9 yaitu suhu permukaan pada mangga ukuran kecil, walaupun terdapat selisih waktu capaian yaitu untuk pengukuran mangga kecil 39.3 menit sedangkan pada pendugaan 40.6 menit yang memungkinkan suhu akhir pada suhu permukaan pengukuran lebih besar dibandingkan suhu akhir pada suhu permukaan pendugaan, tetapi perbedaan

38 26 tersebut seharusnya tidak terlalu signifikan karena hanya berbeda satu menit, pada Lampiran 3 dapat dilihat bahwa pada menit 39 suhu permukaan pada pengukuran adalah 48.2 o C sedangkan suhu permukaan pada pendugaan adalah 46.1 o C. Bila merancu pada gambar 8 yaitu pada penempatan suhu control media/chamber mangga ukuran kecil penempatannya dekat dengan suhu control 1 dapat dilihat pada tabel 4 rataan suhu control 1 adalah 51.4 o C sehingga perbedaan yang terjadi pada suhu akhir pada suhu permukaan antara pengukuran dan pendugaan lebih disebabkan suhu media yang terlalu panas sehingga penyebaran suhu yang terlalu cepat, yang mengakibatkan nilai suhu akhir pengukuran pada suhu permukaan lebih besar dibandingkan dengan nilai suhu akhir pendugaan. Gambar 10 Suhu tengah buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran kecil. Sedangkan pada gambar 12 suhu permukaan mangga ukuran sedang, tidak seperti pada mangga ukuran kecil. Waktu capaian mangga ukuran sedang pada saat pengukuran adalah 50 menit sedangkan dari pendugaan adalah 45.7 menit, sehingga hampir terjadi selisih 5 menit yang cukup signifikan membuat perbedaan suhu pada menit ke 45, dimana seharusnya suhu pada pengukuran lebih kecil dari pada suhu pendugaan dikarenakan masih membutuhkan waktu untuk suhu pusat mencapai suhu 46.0 o C tapi yang terjadi adalah suhu pengukuran pada permukaan mangga ukuran sedang lebih besar dari pada suhu pendugaan, bila dilihat pada gambar 8 mangga ukuran sedang dekat penempatannya dengan suhu control 2 yang rataan suhu medianya adalah 48.4 o C, bila melihat selisih suhu capaian dan rataan suhu media seharusnya suhu pada menit ke 45 untuk pengukuran bisa kuran dari 48.0 o C hal ini bisa disebabkan karena adanya variable lain yang belum bisa dijelaskan. Dan untuk gambar 14 suhu pusat mangga ukuran sedang dimana dapat dilihat suhu akhir pada pusat buah mangga ukuran sedang berada dibawah suhu pendugaan, dapat dilihat di Lampiran 4 bahwa pada menit ke 45 suhu pusat dugaan sudah mencapai 46.0 o C sedangkan nilai suhu pengukuran baru mencapai

39 44.8 o C dan baru mencapai suhu 46.0 o C pada menit ke-50. Sehingga dari sini bisa dilihat bahwa perbedaan suhu terjadi karena waktu capaian yang berbeda dimana suhu pendugaan lebih cepat 5 menit dari suhu pengukuran hal ini disebabkan karena program penyebaran suhu mangga gedong gincu masih harus disempurkan kembali, karena masih banyak variable-variable yang harus dimasukkan ke dalam program sehingga bisa mendekati hasil pengukuran. 27 Gambar 11 Suhu pusat buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran kecil.

40 28 Gambar 12 Suhu permukaan buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran sedang. Gambar 13 Suhu tengah buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran sedang.

41 29 Gambar 14 Suhu pusat buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran sedang. Gambar 15 Suhu permukaan buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran besar.

42 30 Gambar 16 Suhu tengah buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran besar. Gambar 17 Suhu pusat buah hasil pengukuran dan pendugaan secara proses VHT: mangga ukuran besar. Verifikasi Model Model matematika diuji dengan mempelajari pangaruh perubahan peubah inputan terhadap peubah output/hasil. Besar kecilnya pengaruh perubahan peubah

43 tersebut digunakan untuk menilai batasan berlakunya model matematika tersebut. Perhitungan terhadap nilai kesalahan dilakukan dengan membandingkan besarnya suhu di masing-masing titik pengukuran dan pendugaan. Besarnya tingkat kesalahan dapat dinyatakan dalam bentuk kesalahan relative yaitu membandingkan kesalahan yang terjadi dengan nilai sebenarnya. Hasil perbandingan antar suhu pengukuran dan pendugaan dapat dilihat pada Lampiran 3 bahwa, nilai galat suhu pada tiap menit mangga ukuran kecil memiliki range nilai galat 1-16% dengan nilai galat rata-rata total adalah 5.18%, sedangkan pada mangga ukuran sedang dapat dilihat pada Lampiran 4 yaitu nilai galat suhu memiliki range yang paling besar yaitu 1-23% dengan nilai galat rata-rata total adalah 7.61% dan pada Lampiran 5 dapat dilihat, pada mangga ukuran besar nilai galat suhu pada tiap menit memiliki range nilai galat 1-18% dengan nilai galat 5.52%. Pada buah mangga gedong gincu ukuran kecil nilai galat suhu yang paling besar yaitu terjadi pada suhu permukaan menit ke-3 dengan nilai galat 16%, sedangkan pada suhu tengah dan pusat nilai galat suhu yang terjadi kesemuanya memiliki nilai galat dibawah 11%. Pada buah mangga gedong gincu ukuran sedang nilai galat suhu paling besar terdapat pada suhu permukaan pada menit ke- 3 dengan nilai galat 23% sedangkan suhu tengah nilai galatnya dibawah 10% dan suhu pusat memiliki nilai galat dibawah 16% pada setiap menitnya. Pada buah mangga gedong gincu ukuran besar nilai galat suhu yang paling besar 18% terjadi pada menit awal simulasi sedangkan suhu tengah nilai galatnya dibawah 14% dan untuk suhu pusatnya dibawah 16%. Nilai galat yang terjadi ini bisa disebabkan oleh kurang sempurnanya model matematika, karena variable yang digunakan masih terbatas bila dibandingkan dengan nyata. Selain itu seperti terlihat pada tabel 4 untuk suhu media diberikan 3 control suhu pada setiap ulangannya dan dari hasil pengukuran dapat dikatakan bahwa penyebaran suhu pada ruang chamber tidak merata yang mengakibatkan perbedaan suhu pada ruang chamber di beberapa titik. Pengkondisian suhu tidak bisa dilakukan secara otomatis karena control suhu yang terdapat pada panel control unit VHT hanya mengatur secara otomatis suhu pada bak air, bukan pada ruang chamber. Pada tabel 4 dapat dilihat bahwa untuk mendapatkan suhu media dengan range o C suhu bak air harus di-setting pada suhu 58.0 o C, sulitnya men-setting suhu media mengakibatkan overheating pada perlakuan panas yang mengakibatkan perbedaan suhu pengukuran dengan suhu dugaan. 31 SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Dimensi buah berpengaruh terhadap kalor jenis dan konduktivitas panas mangga, dimana semakin besar ukuran dimensi buah maka semakin besar pula nilai konduktivitas dan kalor jenisnya. Dimensi buah tidak berpengaruh pada kadar air, massa jenis dan difusivitas. Dimensi buah mempengaruhi waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu pusat buah. Semakin besar dimensi buah semakin lama waktu yang dibutuhkan

44 32 untuk mencapai suhu pusat buah 46 o C. Waktu dugaan yang dibutuhkan untuk mencapai suhu pusat buah pada mangga berukuran kecil 40.6 menit sedangkan hasil pengukuran 39.3 menit dengan nilai galat waktu 3%. Mangga ukuran sedang membutuhkan waktu 45.7 menit sedangkan dari hasil pengukuran 50 menit dengan nilai galat waktu 9%. Pada mangga ukuran besar waktu dugaan yang dibutuhkan untuk mencapai suhu pusat buah 46 o C adalah 54.1 menit sedangkan hasil pengukuran 52.7 menit dengan nilai galat waktu 3%. Saran Perlu dilakukan perbaikan dan modifikasi pada unit VHT meliputi; jumlah dan penempatan sprayer dan control otomatic suhu pada ruang chamber. DAFTAR PUSTAKA Animal and Plant Health Inspection Service Section III,9. Plant protection and quarantine manual. US Dept. Agriculture, Wash. DC. Broto, W Mangga, Budidaya, Pascapanen dan Tataniaganya. Agromedia Pustaka. Jakarta. BPS id_subyek =55 & notab=5 [diakses 10 Oktober 2012] Budiastra, W dan Purwadaria, H. K Penanganan pascapanen sayuran dan buah-buahan dalam rumah pengemasan. Makalah Pelatihan Pascapanen Sayuran dan Buah-buahan. Bogor, Mei Departemen Pertanian, Hama dan Penyakit penting pada Mangga. [diakses 11 Oktober 2012] Cengel, Yunus A Heat Transfer A Practical Approach Second Edition. New York, America; McGraw-Hill Comapanies, Inc. FAOSTAT PageID=567 [diakses 10 Oktober 2012] Heldman, D.R, dan R.P, Singh Food Processing Engineering. Second Edition. Connecticut;AVI Publishing Company, Inc Henderson, S.M dan R.L Perry Agricultural Process Engineering. Third Edition. Connecticut: AVI Publishing Company, Inc. Lurie, Susan Postharvest heat treatment. Postharvest Biology and Technology 14(1998): Marsudi Kajian Teknik Unit Perlakuan Panas Metode Vapor Heat Treatment [Skripsi]. Sekolah Pasca Sarjana. Institut Pertanian Bogor. Mohsenin, NN Thermal Properties of Food and Agricultural Material New York; Gordon and Breach Science Publisher, Inc Musfiroh, Siti Pendugaan Suhu Buah Alpukat Selama Proses Perlakuan Panas Menggunakan Metode Finite Difference [Skripsi]. Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor

45 Puspitojati E Model Matematika Pendugaan Penyebaran Suhu Pada Buah- Buahan Selama Perlakuan Panas. [Skripsi]. Teknologi Pertanian. Intitut Pertanian Bogor. Bogor Prasetya, Dani Ekspor Buah Mangga Indonesia Masih Terkendala Lalat Buah. onesia.masih.terkendala.ulat.buah. [diakses tanggal 10 Oktober 2012] Rohadianto, Yulia, Kajian Sifat Listrik dan Sifat Fisiko Kimia Berbagai Jenis Buah Mangga (Mangifera spp.) pada Tingkat Kematangan Berbeda. [Skripsi] Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor. Bogor Rokhani, H Studies on the postharvest treatments for export preparation of tropical fruits: Mango [Dissertation]. The United Graduate School of Agricultural Sciences, Kagoshima University. Japan Rokhani, et all Effect of Heat Treatment on Respiraton and Quality of "Irwin" Manga J. The Journal of the Society of Agriculture Structures, Japan. Vol 32. No. 2 (Ser No. 90): Rokhani, et all Kajian Perlakuan Panas untuk Disinvestasi Lalat Buah pada Mangga Gedong Gincu. Makalah pada Seminar Nasional Teknik Pertanian November 2008, Yogyakarta Satuhu, S. 2000/1999. Penanganan Mangga Segar Untuk Ekspor. Penebar Swadaya. Jakarta. Setyadjit dan Sjaifullah Pengaruh ketebalan plastik untuk penyimpanan atmosfer termodifikasi mangga arumanis dan indramayu. Jurnal Hortikultura 2(1): Setyawan, Aris Rancang Bangun dan Uji Performasi Unit VHT (Vapor Heat Treatment) unttuk Penangan Pascapanen Pepaya. [Skripsi]. Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor Siswanto, B et all Mengendalikan Hama dan Penyakit Mangga. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Karangloso. IPPTP Wonocolo:Jawa Timur SNI Penentuaan Kadar Air Surachmat Mangga (Mangifera indica, L.). Yasaguna. Jakarta. Trisasiwi, Wiludjeng. 2002). Penentuan Difusivitas Massa Buah Mangga (Mangigera indica L) [Makalah]. Pertanian. Universitas Negeri Jenderal Soedirman. Banyumas Untung, O Agar Tanaman Berbuah di Luar Musim. PT. Penebar Swadaya, Jakarta. Verheij, E. W. M. Dan Coronel, R. E Sumber Daya Nabati Asia Tenggara 2: Buah-buahan yang Dapat Dimakan. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Wilson, Robin A Foam Mat Drying Characteristics of Mango Pulp. Journal of Food Engineering 2(4):

46 34 Lampiran 1 Coding program penyebaran suhu buah mangga gedong gincu selama proses vapor heat treatment ' **** Deklarasi data input **** Global Tbhn As Single Global Tmedia As Single Global Alpha As Single Global k1 As Single Global h As Single Global dt As Single Global r As Single Global dr As Single Global Rho1 As Single '**** Deklarasi nilai M **** Global M As Single ' **** Deklarasi bilangan fourier **** Global Fo As Single ' **** Deklarasi bilangan biot **** Global Bi As Single ' **** Deklarasi suhu bahan **** Global T1 As Single Global T2 As Single Global T3 As Single Global Waktu As Single Global I As Integer Global A As Single ' **** Program Penyebaran Suhu Pada Bola **** Private Sub Command2_Click() On Error GoTo salah Tbhn = Text1.Text Tmedia = Text2.Text Alpha = Text3.Text r = Text4.Text dt = Text5.Text KA1 = Text6.Text h = Text7.Text Rho1 = Text8.Text dr = r / 2*2 Label7.Caption = dr Label7.Visible = True dr = Label7.Caption Cp1 = ( (0.034 * KA1)) * 1000

47 35 Label26.Caption = Cp1 Label26.Visible = True k1 = (Alpha * Cp1 * Rho1) / 60 Label24.Caption = k1 Label24.Visible = True M = dr ^ 2 / (Alpha * dt) Label9.Caption = Format(M, "###.####") If M < 2 Then MsgBox "Ulangi Pemasukan Data (Syarat tidak Terpenuhi)" Label9.Visible = False Else Label9.Visible = True End If Fo = (1 / M) Label13.Caption = Format(Fo, "#0.####") Label13.Visible = True h = Text7.Text Bi = (h * dr) / k1 Label15.Caption = Format(Bi, "##0.####") If Fo * (Bi + 1) > 0.5 Then MsgBox "Ulangi Pemasukan Data (Syarat Tidak Terpenuhi)" Label15.Visible = False Else Label15.Visible = True End If Image1.Picture = LoadPicture("E:\zHimi Room\Tugas Akhir\PROGRAMSUHU\Program Penyebaran Suhu Mangga Gedong Gincu\mangga.bmp") Image1.Visible = True Waktu = 0 T1 = Tbhn T2 = Tbhn T3 = Tbhn For I = 1 To 1000 T1 = (2 * Fo * ((Bi * Tmedia) + T2)) + (T1 * (1 - (2 * Fo) - (2 * Fo * Bi))) T2 = (Fo * (T1 + T3 - (2 * T2))) + T2 T3 = (2 * Fo * (T2 - T3)) + T3 Waktu = Waktu + dt If T3 >= (Tmedia - 1) Then Label16.Caption = "T1= " & Format(T1, "###,###.###") Label17.Caption = "T2= " & Format(T2, "###,###.###") Label18.Caption = "T3= " & Format(T3, "###,###.###")

48 36 Exit For End If Next I Exit Sub salah: MsgBox "Isian Data Belum Terpenuhi" Me.Visible = False Formgrafikbola.Visible = True Formsebsuhubola.Visible = True End Sub Private Sub Command3_Click() Formsebsuhubola.Show End Sub Private Sub Command4_Click() Formgrafikbola.Show End Sub Private Sub Command6_Click() Unload Me End Sub Private Sub Form_Load() Image1.Picture = Nothing End Sub Private Sub Text1_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Text2.SetFocus End If End Sub Private Sub Text2_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Text3.SetFocus End If End Sub Private Sub Text3_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Text4.SetFocus End If End Sub Private Sub Text4_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then

49 37 Text6.SetFocus End If End Sub Private Sub Text6_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Text8.SetFocus End If End Sub Private Sub Text8_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Text5.SetFocus End If End Sub Private Sub Text5_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Text7.SetFocus End If End Sub Private Sub Text7_KeyPress(KeyAscii As Integer) If KeyAscii = 13 Then Text1.SetFocus End If End Sub ' **** Sebaran Suhu Bola *** Private Sub Command1_Click() Unload Me End Sub Private Sub Command2_Click() Tbhn = Formbola.Text1.Text Tmedia = Formbola.Text2.Text Alpha = Formbola.Text3.Text r = Formbola.Text4.Text dt = Formbola.Text5.Text KA1 = Formbola.Text6.Text h = Formbola.Text7.Text Rho1 = Formbola.Text8.Text dr = r / 2*2 Cp1 = ( (0.034 * KA1)) * 1000 k1 = (Alpha * Cp1 * Rho1) / 60 M = dr ^ 2 / (Alpha * dt) Fo = (1 / M) h = Formbola.Text7.Text

50 38 Bi = (h * dr) / k1 Waktu = 0 T1 = Tbhn T2 = Tbhn T3 = Tbhn With MSFlexGrid1.Cols = 4.Row = 0.Col = 0:.Text = "Waktu (Menit ke)":.colwidth(0) = 1500.Col = 1:.Text = "T1 (o C)".Col = 2:.Text = "T2 (o C)".Col = 3:.Text = "T3 (o C)" I = 1 Do T1 = (2 * Fo * ((Bi * Tmedia) + T2)) + (T1 * (1 - (2 * Fo) - (2 * Fo * Bi))) T2 = (Fo * (T1 + T3 - (2 * T2))) + T2 T3 = (2 * Fo * (T2 - T3)) + T3 Waktu = Waktu + dt.rows =.Rows + 1.Row = I.Col = 0:.Text = Format(Waktu, "####,###.###").Col = 1:.Text = Format(T1, "###,###.###").Col = 2:.Text = Format(T2, "###,###.###").Col = 3:.Text = Format(T3, "###,###.###") I = I + 1 Loop Until T3 >= (Tmedia - 1) End With End Sub Private Sub Command3_Click() Dim file_hasil As String On Error GoTo salah dlg3.dialogtitle = "Save" dlg3.initdir = "D:\" dlg3.filter = "CSV (Comma Delimited) (*.csv) *.csv" dlg3.showsave Texthasil.Text = dlg3.filename file_hasil = Texthasil.Text Open file_hasil For Output As #2

51 39 Waktu = 0 T1 = Tbhn T2 = Tbhn T3 = Tbhn I = 1 Do T1 = (2 * Fo * ((Bi * Tmedia) + T2)) + (T1 * (1 - (2 * Fo) - (2 * Fo * Bi))) T2 = (Fo * (T1 + T3 - (2 * T2))) + T2 T3 = (2 * Fo * (T2 - T3)) + T3 Waktu = Waktu + dt Write #2, Format(Waktu, "####,###.#"), _ Format(T1, "###,###.###"), _ Format(T2, "###,###.###"), _ I = I + 1 Loop Until T3 >= (Tmedia - 1) Close #2 salah: Exit Sub End Sub Private Sub Form_Load() Command2_Click End Sub ' **** Grafik Sebaran Suhu Bola *** Private Sub Form_Load() Form1.Show Form1.Refresh With MSChart1.chartType = VtChChartType2dXY.ColumnCount = 6.RandomFill = False.ShowLegend = True.Plot.UniformAxis = False Tbhn = Formbola.Text1.Text Tmedia = Formbola.Text2.Text Alpha = Formbola.Text3.Text r = Formbola.Text4.Text dt = Formbola.Text5.Text KA1 = Formbola.Text6.Text h = Formbola.Text7.Text Rho1 = Formbola.Text8.Text dr = r / 2*2 Cp1 = ( (0.034 * KA1)) * 1000

52 40 k1 = (Alpha * Cp1 * Rho1) / 60 M = dr ^ 2 / (Alpha * dt) Fo = (1 / M) h = Formbola.Text7.Text Bi = (h * dr) / k1 Waktu = 0 T1 = Tbhn T2 = Tbhn T3 = Tbhn I = 1 Do T1 = (2 * Fo * ((Bi * Tmedia) + T2)) + (T1 * (1 - (2 * Fo) - (2 * Fo * Bi))) T2 = (Fo * (T1 + T3 - (2 * T2))) + T2 T3 = (2 * Fo * (T2 - T3)) + T3 Waktu = Waktu + dt.rowcount = I.Row = I '***MENGGAMBAR GRAFIK***.Column = 1:.Data = Waktu:.ColumnLabel = "T1".Column = 2:.Data = T1.Column = 3:.Data = Waktu:.ColumnLabel = "T2".Column = 4:.Data = T2.Column = 5:.Data = Waktu:.ColumnLabel = "T3".Column = 6:.Data = T3 I = I + 1 Loop Until T3 >= (Tmedia - 1) End With With MSChart1.Plot.Axis(VtChAxisIdX).ValueScale.Auto = False.ValueScale.MinorDivision = 2 End With With MSChart1.Plot.Axis(VtChAxisIdY).ValueScale.Auto = False.ValueScale.Maximum = 50

53 .ValueScale.Minimum = 25.ValueScale.MajorDivision = 25.ValueScale.MinorDivision = 2 End With Form1.Hide End Sub 41

54 42 Lampiran 2 Perhitungan nilai konveksi udara Perhitungan konveksi udara T rata-rata = = = 39.0 o C Dengan menggunakan tabel pindah panas untuk udara pada lampiran maka didapat: r = Pr = 0.72 βgρ 2 / μ 2 = x 10 8 GR D = β ρ μ = r t = (1.698 x 10 8 ) x (0.0349) 3 x 39 Nu D = 0.53 h = = =... = 0.53 = Media Ukuran Diameter Pr βgρ 2 / μ 2 GR D Nu D h Udara Kecil Sedang Besar x x x

55 Lampiran 3 Nilai sebaran suhu pengukuran dan pendugaan buah mangga gedong gincu ukuran kecil selama proses VHT Simulasi Pengukuran Simulasi Pengukuran Simulasi Pengukuran Waktu T1 T1 Galat T2 T2 Galat T3 T3 ke(menit) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) Galat % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % Rata-rata 9.28% Rata-rata 3.26% Rata-rata 2.99% Rata-rata total 5.18% 43

56 44 Lampiran 4 Nilai sebaran suhu pengukuran dan pendugaan buah mangga gedong gincu ukuran sedang selama proses VHT Simulasi Pengukuran Simulasi Pengukuran Simulasi Pengukuran Waktu T1 T1 Galat T2 T2 Galat T3 T3 ke(menit) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) Galat % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % Rata-rata 8.65% Rata-rata 4.67% Rata-rata 9.50% Rata-rata total 7.61%

57 Lampiran 5 Nilai sebaran suhu pengukuran dan pendugaan buah mangga gedong gincu ukuran besar selama proses VHT Simulasi Pengukuran Simulasi Pengukuran Simulasi Pengukuran Waktu T1 T1 Galat T2 T2 Galat T3 T3 ke(menit) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) ( o C) Galat % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % Rata-rata 2.15% Rata-rata 6.34% Rata-rata 8.08% Rata-rata total 5.52% 45

58 46 Lampiran 6 Tabel pindah panas udara T ( o C) Ρ (kg/m 3 ) Cp (kj/kh o C) μ (mpa.s) v x 10 7 (m 2 /s) Udara k α x 10 4 Pr β x 10 4 βgρ 2 /μ x x x x x x10 8

59 47 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 14 September 1989, merupakan putra kedua dari empat bersaudara dari ayah Mad Yamin dan Ibu Solihati. Pada tahun 1995 penulis masuk SDN Taman Pagelaran dan lulus tahun Kemudian melanjutkan ke SMPN 6 Bogor dan lulus tahun Pada tahun yang sama penulis diterima di SMAN 1 Bogor dan berhasil lulus pada tahun Pada tahun 2007 penulis diterima di Intitut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada Jurusan Teknis Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama pendidikannya penulis telah melaksanakan praktek lapangan di Pusat Penelitian Teh dan Kina Gambung (PPTK-Gambung) pada tahun 2010 dan untuk memperoleh gelar sarjana penulis telah menyelesaikan skripsi dengan judul Pendugaan Lam Proses Perlakuan Panas pada Mangga Gedong Gincu Menggunakan Metode Finite Difference pada tahun 2013 dengan dosen pembimbing Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si. Selama menempuh pendidikan di Departemen Teknik Pertanian, penulis aktif dalam himpunan Mahasiswa Teknik Pertanian (Himateta) Departemen Mesin pada tahun (2008/2009). Penulis juga aktif dalam Agricultural Engineering Club (AEDC) divisi Maintenance pada tahun (2009/2010) dan (2010/2011). Selain itu penulis juga pernah menjadi asisten praktikum Mekanika Fluida pada tahun 2009 dan juga menjadi asisten praktikum Gambar Teknik pada tahun 2010 dan Dan pada tahun 2011 penulis meraih prestasi pada ajang PKM (Program Kreatifitas Mahasiswa) dengan didanainya proposal penulis dalam bidang teknologi.