4. HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil dari penelitian ini adalah merancang suatu instrumen pendeteksi kadar

Transkripsi

1 44 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil penelitian Hasil dari penelitian ini adalah merancang suatu instrumen pendeteksi kadar air rumput laut berbasis mikrokontroler, dengan penampil data informasi sistem digital. Pada rancang bangun ini mempergunakan dua buah unit sensor SHT11 berfungsi sebagai pendeteksian parameter kelembaban relatif (Relative Humidity) dan suhu (Temparature) dalam proses pengukuran. Pada uji coba instrumen yang telah dilakukan, menunjukan kemampuan alat pendeteksi berfungsi dengan baik. Adapun untuk proses pengiriman data dari unit sensor RH ke unit display berjalan dengan cepat, sehingga instrumen yang sedang bekerja dapat langsung diamati pada komponen LCD berupa modulasi. Hasil dari perolehan data instrumen, akan dilanjutkan dengan pemrosesan data dan analisa suatu grafik bertujuan untuk pencarian model-model korelasi parameter kadar air terhadap parameter kelembaban relatif (RH) dan suhu udara pada instrumen Rancangan instrumen pendeteksi kadar air rumput laut Desain yang dibuat dipergunakan sebagai gambaran untuk pembuatan alat. Pada desain instrumen dirancang dalam cetak biru (blueprint) mempergunakan software Google SketchUp pro 7. Peletakan antar komponen elektronik alat ukur ditutup oleh casing akrilik yang berbahan material thermoplastik. Bahan dasar casing dapat mempengaruhi aktivasi dari kinerja sensor RH, dikarenakan akrilik mampu menyerap kelembaban udara yang bisa mempengaruhi waktu respon dan hysteresis. Adapun dalam peletakan kedua unit sensor RH dibatasi oleh media yang berbeda dengan harapan bisa melihat nilai rentang antar parameter secara 44

2 45 signifikan. Berikut hasil gambaran rancang bangun instrumen secara teknis, yang terlihat pada Gambar 24, dimana untuk desain instrumen tampak keseluruhan dan media penyimpanan bahan contoh rumput laut sebagai pendeteksian. (a) Tampilan instrumen pendeteksi (b) Media penyimpanan bahan Gambar 24. Desain instrumen pendeteksi dan media penyimpanan bahan. Pada bagian media yang tertutup rapat di rancang berbentuk kotak berfungsi sebagai penyimpanan bahan rumput laut selama pengukuran parameter, kemudian dilengkapi juga dengan unit sensor RH. Media penyimpanan bahan ini terhubung dengan unit fungsional lainnya menggunakan konektor kabel. Hasil perancangan untuk perangkat keras instrumen berdasarkan letaknya telah dilengkapi dengan penampil data informasi sistem digital pada unit Liquid Crystal Display (LCD) Uji coba instrumen skala laboratorium Pengujian instrumen selama mendeteksi parameter kelembaban relatif dan suhu, berjalan terus menerus selama alat ukur di aktifkan. Proses uji coba alat dilakukan dalam dua bentuk pendeteksian, yaitu pertama adalah sensor RH mendeteksi parameter kelembaban dan suhu dalam instrumen yang terpasang di media penyimpanan dengan kondisi tertutup, dan yang kedua adalah pendeteksian

3 46 parameter kelembaban dan suhu dalam kondisi yang terbuka dimana sensor RH diletakan terhadap lingkungan sekitarnya. Data hasil uji coba skala laboratorium ini akan ditampilkan berupa grafik dengan perbandingan terhadap waktu, berikut contoh grafik pengukuran RH pada uji coba skala laboratorium, seperti yang terlihat pada Gambar 25. Uji coba instrumen skala laboratorium dilakukan selama kurang lebih 1 jam dengan interval pengambilan data per menit dan percobaan tanpa menggunakan bahan contoh rumput laut. Pada hasil uji coba instrumen skala laboratorium telah menunjukan kemampuan alat ukur bekerja dengan baik dan sensor RH bekerja sesuai sensifitas pendeteksian parameter. Gambar 25. Grafik pengukuran parameter RH oleh sensor (1) dan (2) hasil uji coba skala laboratorium. Grafik di atas merupakan hasil pengukuran skala laboratorium, menunjukan pengukuran kelembaban relatif (RH) terhadap waktu mengalami penurunan secara bertahap. Dimana rentang nilai RH dari pendeteksian kedua unit sensor terlihat sedikit perbedaan, diduga bahwa RH lingkungan tertutup lebih rendah dibanding

4 47 RH lingkungan dengan medium yang terbuka. Berikut contoh grafik pengukuran suhu dalam uji coba skala laboratorium, terlihat pada Gambar 26. Gambar 26. Grafik pengukuran parameter suhu oleh sensor (1) dan (2) hasil uji coba skala laboratorium. Grafik di atas merupakan hasil pendeteksian suhu pada instrumen, terlihat dengan adanya perbedaan nilai rentang suhu dari pendeteksian kedua sensor RH yang berbeda. Nilai suhu di media tertutup mengalami proses adsorpsi dan tidak mengikuti trend dari lingkungan sekitarnya. Hal ini terlihat bahwa sensor RH memiliki keunggulan saat mendeteksi parameter dan daya sensitivitas lebih baik Uji coba instrumen skala lapangan Pada proses pengukuran parameter RH dan suhu oleh instrumen dari skala lapang, dapat dikatakan masih berjalan dengan baik. Dilihat bagaimana cara kerja instrumen dari unit mekanik sampai menampilkan data pendeteksian kelembaban relatif (RH) dan suhu di unit display, serta pengambilan data secara manual. Dalam uji coba instrumen skala lapang terlihat perbedaan nilai yang cukup signifikan, dimana nilai RH kedua media mengalami fluktuasi selama pengukuran

5 48 oleh alat. Media perantara telah membuktikan adanya suatu pengaruh terhadap parameter kelembaban dan suhu, sebagai contoh untuk grafik pengukuran skala lapang ditunjukan pada Gambar 27. Gambar 27. Grafik pengukuran parameter RH oleh sensor (1) dan (2) hasil uji coba skala lapang. Setelah instrumen melakukan pengukuran RH terhadap rumput laut kering dari medium yang berbeda, maka hasil pengukuran mengalami fluktuasi. Hal ini dapat diduga bahwa dengan semakin besar nilai RH maka kadar air dari rumput laut mengalami peningkatan. Keadaan tersebut diduga karena RH lingkungan lebih tinggi dari bahan dan lingkungan terus menyerap air dari bahan. Adapun adanya pengaruh dari lingkungan luar (misalnya kondisi angin, cuaca) selama pengukuran maka nilai dari parameter RH terjadi fluktuasi. Oleh karena itu hubungan antara kadar air dan RH tidak lepas dari peranan suhu lingkungan. Menurut Henderson dan Perry (1976), bahwa hasil pertanian baik sebelum dan sesudah menyerap air dari udara atau sebaliknya melepaskan sebagian air yang di kandungnya ke udara. Suatu bahan yang disimpan akan menyerap air jika apabila berada di lingkungan yang mempunyai RH tinggi dan sebaliknya akan

6 49 melepas air apabila RH rendah, karena adanya proses kesetimbangan antara kadar air yang terkandung dalam bahan dan kadar air yang berada di udara sekitarnya, maka untuk menuju proses kesetimbangan dibutuhkan waktu. Berikut ini yang merupakan salah satu contoh pengukuran suhu pada instrumen dalam uji coba skala lapang, yang terlihat pada Gambar 28. Gambar 28. Grafik pengukuran parameter suhu oleh sensor (1) dan (2) hasil uji coba skala lapang. Hasil pengukuran suhu oleh instrumen pada uji coba skala lapang terlihat adanya faktor suhu lingkungan yang mempengaruhi proses pengeringan rumput laut asin. Sehingga dari grafik di atas garis suhu 2 terlihat mengikuti trend yang terjadi pada suhu 1, dikarenakan bahan contoh masih terpengaruh dari faktor lingkungan luar. Setelah melihat kembali petunjuk dari buku panduan ilmiah, dimana seharusnya bahan pangan yang disimpan dalam media yang tertutup akan menyerap air bila lingkungan mempunyai RH tinggi dan suhu rendah, maka untuk proses ini mencapai kadar air keseimbangan melalui proses adsopsi. Hal ini pun sesuai dengan apa yang dikemukakan Henderson and Perry (1976) di atas.

7 Hasil pengukuran instrumen pada perlakuan rumput laut Hasil pengukuran parameter oleh intrumen untuk perlakuan pengeringan rumput laut, dapat dilihat pada Gambar 29. Setelah melakukan pengukuran dari ketiga perlakuan pengeringan rumput laut, terlihat nilai parameter RH dan suhu mengalami fluktuasi dimana garis RH2 semi vakum termasuk katagori hasil yang lebih baik. Perbedaan nilai parameter untuk ketiga perlakuan, ada kemungkinan yang terjadi rumput laut masih dipengaruhi oleh faktor lingkungan luar. Dimana perlakuan ini dibuat bertujuan untuk membantu mereduksi adanya faktor-faktor luar terhadap rumput laut saat proses pengeringan secara terbuka, maka dibuat suatu perlakuan berbeda-beda. Gambar 29. Grafik pengukuran parameter RH oleh sensor (2) hasil uji coba skala lapang dari klsifikasi perlakuan. Bila ditinjau kembali pada grafik Gambar 29 untuk perlakuan terbuka cenderung memiliki nilai RH lebih tinggi dibandingkan kedua perlakuan lainnya. Ada kemungkinan yang terjadi untuk perlakuan secara terbuka, bahwa bahan masih terdapat material luar atau adanya organisme yang menempel pada contoh bahan rumput laut. Sehingga dapat mengganggu konduktifitas dari sensor RH

8 51 saat pengukuran dan hasil pengukuran terjadi adanya derau. Disamping itu juga terlihat dari perlakuan semi vakum yang telah mendukung dalam mereduksi proses pengeringan rumput laut. Suhu mempunyai pengaruh penting ketika dalam proses pengeringan. Jika bahan rumput laut dicoba pada suhu yang makin besar maka kandungan air akan tetap, sehingga aktivasi air bahan akan ikut meningkat seiring dengan kenaikan suhu, terlihat pada grafik suhu Gambar 30. Gambar 30. Grafik pengukuran parameter suhu oleh sensor (2) hasil uji coba skala lapang dari klsifikasi perlakuan. Pada grafik di atas terlihat adanya pergerakan suhu untuk ketiga perlakuan, mengalami perbedaan yang signifikan. Peningkatan untuk nilai parameter suhu pada perlakuan terbuka, diduga mengalami salah satu bentuk dari proses isoterm sorpsi. Artinya penurunan kadar air suatu bahan yang disimpan dalam suatu ruang dengan RH rendah dan suhu tinggi disebut desorpsi. Berbeda untuk nilai parameter suhu dari kedua perlakuan lainnya mengalami penurunan, hal ini terjadi dikarenakan perlakuan semi vakum dan vakum mengalami suatu proses adsorpsi, sehingga sedikit kemungkinan adanya pengaruh dari faktor lingkungan luar.

9 Hasil uji kadar air rumput laut pada laboratorium Bahan contoh rumput laut kering yang disimpan dalam plastik kedap udara dimana hasil proses pengeringan pada skala lapang akan di uji coba dengan salah satu metode pengovenen di laboratorium. Dalam penentuan nilai kadar air rumput laut bertujuan untuk memperoleh nilai kadar air sebenarnya. Hasil nilai kadar air rumput laut di laboratorium,ditunjukan pada Tabel 4. Interaksi antara parameter kelembaban dan ketiga perlakuan pengeringan bahan telah memberikan pengaruh terhadap kadar air bahan rumput laut. Tabel 4. Nilai perbandingan kadar air (%) laboratorium dan kelembaban pada instrumen dengan perlakuan pengeringan rumput laut. PERLAKUAN Terbuka Semi Vakum Vakum Waktu Label Kadar Air (%) Alat (RH 2)(%) Kadar Air (%) Alat (RH 2)(%) Kadar Air (%) Alat (RH 2)(%) T = 0 A T = 1 B T = 2 C T = 3 D T = 4 E T = 5 F T = 6 G T = 7 H Pada Tabel di atas nilai kelembaban relatif (RH) pada instrumen diperoleh saat kelembaban instrumen menuju titik kesetimbangan dalam artian nilai RH dari media tertutup seimbang dengan nilai RH di lingkungan terbuka. Adapun nilai kadar air (%) laboratorium diperoleh dari metode pengovenan dan dibandingkan terhadap nilai RH dari instrumen. Ternyata adanya nilai derau (error) yang terjadi pada RH instrumen. Nilai derau (error) yang terlihat di perlakuan terbuka yaitu 57,23%, dan 69,89%, pada perlakuan semi vakum yaitu 62,22%, 65,70%, dan 65,74%, sedangkan untuk perlakuan vakum yaitu 60,40%, dan 58,63%. Hal ini menunjukan kestabilan dalam pengukuran oleh instrumen masih belum cukup

10 53 memuaskan. Setelah melihat keadaan ini ada kemungkinan untuk bisa mencari kedekatan antara RH instrumen terhadap nilai kadar air (%) sebenarnya. Sehingga pencarian suatu persamaan dari kedua korelasi antara RH dan kadar air memicu untuk memperbaiki nilai derau (error) parameter RH yang diperoleh instrumen Pembahasan Hasil rancang bangun instrumen pendeteksi kadar air rumput laut berbasis mikrokontroler memiliki kelebihan dan kekurangan bila dilihat dari segi desain instrumen. Dimana kelebihan instrumen terlihat pada ukuran yang sederhana dan mudah penggunaannya, efisien dari segi biaya dan instrumen mempergunakan sensor berbasis semikonduktor dengan keakuratan cukup baik. Instrumen ini di desain dengan ukuran kecil sehingga mudah dibawa, dengan tujuan agar para petani rumput laut berada di lapang bisa mengetahui secara langsung akan nilai kadar air rumput laut kering. Bila membahas dari segi kekurangan instrumen banyak hal yang perlu ditambahkan, diantaranya bahan dasar casing instrumen masih bisa terpengaruh faktor luar, kesulitan akan alat pembanding, dan perlu untuk pengkalibrasian ulang pada sensor RH. Penggunaan dari sensor RH kapasitif ini sensor memiliki keunggulan dalam pengukuran dengan nilai rentang dari 0% hingga 100%, bila perubahan konstanta di elektrik hampir proposional terhadap RH pada lingkungan. Sensor bisa terjadi suatu perubahan kapasitansi 0,2 hingga 0,5 pf untuk setiap perubahan 1% RH. Pencarian korelasi antara kadar air bahan terhadap kelembaban relatif (RH), perlu diperhatikan akan pengaruh sifat-sifat fisik (misalnya pengeringan), dan faktor lingkungan luar yang mempengaruhi kedua parameter dalam pengukuran.

11 Model pendugaan korelasi kadar air dan kelembaban relatif Perolehan data hasil pengukuran baik dari skala laboratorium maupun dari skala lapang, diolah dengan perumusan dasar statistik untuk melihat kedekatan antara kedua parameter. Tujuan utama untuk pencarian model pendugaan korelasi adalah agar bisa pengkalibrasian ulang pada sensor RH instrumen. Pada grafik di bawah Gambar 31, merupakan hasil pencarian model-model pendugaan korelasi antara kadar air (%) sebenarnya terhadap nilai RH di instrumen, dimana dengan pendekatan secara linear, eksponensial, dan logaritmik. Hasil pengukuran untuk ketiga perlakuan akan di korelasikan terhadap hasil kadar air (%) sebenarnya. Berikut ini pencarian model pendugaan korelasi pada perlakuan pengeringan terbuka, dengan pendekatan secara linear, logaritmik dan pendekatan secara logaritmik. Gambar 31. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan linear pada klasifikasi perlakuan terbuka.

12 55 Gambar 32. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan eksponensial pada klasifikasi perlakuan terbuka. Gambar 33. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan logaritmik pada klasifikasi perlakuan terbuka. Grafik di atas merupakan hasil perbandingan antara kadar air (%) rumput laut sebenarnya dengan nilai RH instrumen. Dilihat dari kedekatan secara linear pada Gambar 31, diperoleh parsamaan Y= 0,482x+22,79 dengan nilai koefisien determinasi 0,008. Artinya kedekatan secara linear merupakan hasil yang terbaik selama pengukuran dan ada kemungkinan untuk membuktikan adanya korelasi antara kadar air dan kelembaban relatif (RH).

13 56 Bila pendekatan secara eksponensial pada Gambar 32, diperoleh suatu persamaan Y= 34,44e 0,004x dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0,001. Hal ini dapat diduga bahwa nilai determinasi secara eksponensial belum mewakili dari korelasi kedua parameter. Sedangkan pendekatan logaritmik pada Gambar 33, didapatkan persamaan Y=25,15ln(x)-50,78 dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0,005 sama halnya dengan pendekatan eksponensial masih belum cukup untuk pencarian model pendugaan korelasi dari kedua parameter. Hasil dari ketiga model pendekatan diatas, dilihat dari perbedaan koefisien determinasi, ternyata hubungan antara kadar air dan RH menggunakan pendekatan secara linear lebih mewakili, terlihat bahwa koefisien determinasi cukup lebih tinggi dibanding lainnya yaitu sebesar 0,008. Hal ini dapat menjelaskan bahwa hubungan antara nilai parameter kadar air dengan parameter kelembaban relatif (RH) dapat dikatakan bersifat linear. Berikut ini pada Gambar 34, 35, dan 36, merupakan grafik hasil pencarian model pendugaan korelasi dari perlakuan pengeringan semi vakum, baik dengan pendekatan secara linear, eksponensial dan logaritmik. Gambar 34. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan linear pada klasifikasi perlakuan semi vakum.

14 57 Gambar 35. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan eksponensial pada klasifikasi perlakuan semi vakum. Gambar 36. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan logaritmik pada klasifikasi perlakuan semi vakum. Pada Gambar 34, merupakan grafik hasil pendekatan secara linear dimana diperoleh suatu persamaan Y=2,325x-84,17, dengan nilai koefisien determinasi 0,176, sedangakan untuk pendekatan ekponensial Gambar 35, diperoleh suatu persamaan Y=6,168e 0,036x dan nilai koefisien determinasi yaitu 0,165. Pada Gambar 36, dengan pendekatan logaritmik didapatkan persamaan Y= 150,1ln(x)- 559,6 dan nilai koefisien determinasinya yaitu 0,171.

15 58 Hasil dari ketiga model pendekatan diatas, dapat dilihat perbedaan nilai koefisien determinasi. Ternyata hubungan antara kadar air dan kelembaban relatif (RH) instrumen dengan pendekatan secara linear lebih bisa mewakili, terlihat dari nilai koefisien determinasi lebih tinggi yaitu sebesar 0,176. Hal ini dapat diduga bahwa sedikit kemungkinan faktor lingkungan luar mempengaruhi dari perlakuan pengeringan semi vakum seperti halnya angin, cuaca, maupun dengan adanya mikroorganisme yang menempel pada rumput laut kering asin. Sehingga tidak memicu akan kinerja sensor RH instrumen selama pengukuran. Berikut ini pada Gambar 37, 38, dan 39, merupakan grafik hasil pencarian model-model pendugaan korelasi dari perlakuan pengeringan vakum, dimana dengan pendekatan secara linear, eksponensial dan logaritmik. Gambar 37. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan linear pada klasifikasi perlakuan vakum.

16 59 Gambar 38. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan eksponensial pada klasifikasi perlakuan vakum. Gambar 39. Grafik korelasi kadar air dan RH alat dengan pendekatan logaritmik pada klasifikasi perlakuan vakum. Pada Gambar 37, merupakan perlakuan pengeringan secara vakum dengan mempergunakan pendekatan secara linear diperoleh persamaan Y=0,321x+41,24 dengan koefisien determinasi yaitu 0,004. Pada Gambar 38, dengan pendekatan secara eksponensial didapatkan persamaan Y=49,10e 0,002x dengan nilai koefisien determinasi sebesar 0,000. Hasil pendekatan secara logaritmik pada Gambar 39, diperoleh suatu persamaan Y=15,78ln(x)-3,792 dengan koefisien determinasi sebesar 0,002.

17 60 Hasil pencarian model pendugaan korelasi dari perlakuan pengeringan secara vakum, yang lebih mewakili kedekatan hubungan antara kedua parameter adalah pendekatan secara linear, terlihat dari nilai koefisien determinasi lebih tinggi sebesar 0,004. Adanya kemungkinan yang terlihat menjelaskan bahwa dari perlakuan secara vakum sedikit akan pengaruh faktor lingkungan luar dan memicu untuk meningkatkan keakuratan pendeteksian oleh sensor RH. Pada referensi penelitian ini menurut Brooker et al. (1981) dan Winarno (1997), menyatakan bahwa bentuk proses sorpsi isotermis dari bidang pertanian untuk varietas biji-bijian pada umumnya berbentuk grafik sigmoid (berbentuk S). Setelah hasil pencarian model-model pendugaan korelasi dari ketiga perlakuan pengeringan rumput laut pada kenyataannya hasil tidak sesuai dengan harapan, karena sesungguhnya data hasil penelitian ini telah menggambarkan dari petunjuk buku panduan ilmiah yang sudah teruji hasilnya.