15 3 BAHAN DAN METODE 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan pada bulan April sampai dengan Oktober 2010. Kegiatan penelitian ini terdiri dari dua bagian, yaitu pembuatan dan uji coba alat. Pembuatan dan uji coba alat dilakukan di Bengkel Workshop Akustik dan Instrumentasi Kelautan, Departemen Ilmu dan Teknologi Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. 3.2 Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2. Daftar alat yang digunakan No Alat Fungsi 1 Tang Potong Memotong kabel 2 Komputer intel Pentium dual core E5400 2.7 GHz Merancang perangkat keras dan merekam data 3 Solder Menyolder antar komponen 4 Multimeter Digital Mengukur voltase, hambatan, dan koneksi komponen 5 Klinik Robot AVR USB ISP Memprogram ATMega 8535 6 Microsoft Excel 2007 Mengolah data 7 Gerinda Listrik Memotong aluminium 8 Pisau akrilik Memotong akrilik 9 Obeng Membuka dan memasang baut
16 10 Bor listrik kecil Melubangi PCB 11 Eagle 5.7.0 Membuat skematik rangkaian 12 Codevision AVR Membuat firmware Bahan yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3. Bahan yang digunakan No Bahan Tipe/Nilai Jumlah 1 Mikrokontroler ATMega 8535 1 buah 2 LCD 16 x 2 1 buah 3 Sensor suhu DS1820 3 buah 4 Sensor asap Figaro TGS2600 3 buah 5 Resistor 1 kω, 10 kω 6 buah 6 PCB bolong 2 buah 7 Batok kelapa Karung besar 10 karung 8 Arang kelapa Karung besar 1 karung 9 Minyak tanah Liter 1.5 Liter 10 Korek api 2 buah 11 Ikan tongkol 3 Kg 12 Kayu rambutan Karung besar 1 karung 13 Aluminium Batang 5 batang 14 Lembar aluminium 10 lembar 15 Seng 5x2 m
17 3.3 Rancangan dan Dimensi Alat Rancangan dan dimensi alat dari alat pengasapan dingin dibagi menjadi dua bagian, yaitu rancangan alat dan rancangan elektronika. Rancangan alat mencakup tempat pembakaran dan ruang pengasapan. Rancangan elektronika mencakup pembuatan rangkaian untuk mengukur suhu dan konsentrasi asap pada ruang pengasapan. 3.3.1 Rancangan Umum Alat Pengukur Suhu dan Konsentrasi Asap Perangkat keras pengukur suhu dan konsentrasi asap secara umum dibagi menjadi 6 bagian, yaitu: (1) Sirkuit dasar mikrokontroler, (2) Catu daya 9 V, (3) Rancangan rangkaian dasar DS1820, (4) Rancangan rangkaian dasar TGS2600, (5) Rancangan rangkaian LCD. Secara umum skema perangkat keras ditunjukkan pada Gambar 5. Catu Daya LCD Mikrokontroler Sensor Asap TGS2600 Sensor Suhu DS1820 Gambar 5. Skema perancangan perangkat keras pengukur suhu dan konsentrasi asap
18 Diagram sistem alat terdiri dari catu daya yang berfungsi memberikan tegangan kepada mikrokontroler. Mikrokontroler dapat mengeluarkan tegangan 5 V pada pin Vcc. Tegangan ini berfungsi untuk memberi tegangan kepada sensor suhu dan asap. Sensor suhu dan asap berfungsi untuk mengukur suhu dan konsentrasi asap pada setiap rak ikan. Setelah data suhu dan konsentrasi asap didapat, maka data akan dikirim ke mikrokontroler ATMega 8535. Mikrokontroler selanjutnya akan memproses data, setelah itu data dikirim ke LCD dan komputer untuk menampilkan data suhu dan konsentrasi asap (Lampiran 6). 3.3.2 Rancangan Sirkuit Dasar Mikrokontroler Mikrokontroler ATMega 8535 memiliki sirkuit dasar yang telah ditetapkan oleh produsen yaitu Atmel. Pada mikrokontroler ATMega 8535 terdapat empat port (port A, port B, port C, dan port D). Sensor asap diletakkan pada port A karena keluarannya masih analog (Gambar 6). Port A mikrokontroler ATMega 8535 adalah pin I/O dua arah dan sebagai masukan pin ADC.
19 Gambar 6. Rangkaian dasar mikrokontroler (Innovative electronics, 2010) Mikrokontroler ATMega 8535 menggunakan komponen tambahan seperti regulator, XTAL, induktor, kapasitor, LED, dan reset. ATMega 8535 memerlukan clock eksternal agar bekerja lebih cepat dalam memproses instruksi yang diperintahkan. Sumber clock berupa XTAL 4MHz dengan kapasitor 22 pf. 3.3.3 Rancangan catu daya Catu daya merupakan komponen yang sangat penting dalam suatu rangkaian karena sebagai sumber tegangan. Rangkaian catu daya terdiri dari trafo, dioda bridge, elko, regulator 7809, dan kapasitor (Gambar 7). Fungsi dari trafo ini adalah merubah tegangan bolak-balik sebesar 220 V menjadi tegangan searah
20 sebesar 9 V. Mikrokontroler ATMega 8535 membutuhkan tegangan 9 V agar berfungsi optimal. Gambar 7. Rancangan catu daya Penggunaan regulator 7809 pada trafo adalah untuk menurunkan tegangan dari 12 V menjadi 9 V, regulator hanya meneruskan tegangan yang sesuai dengan spesifikasi yang tercantum di regulator itu sendiri. Tegangan ini bernilai positif, sedangkan dioda digunakan untuk menyearahkan arus. 3.3.4 Rancangan Sirkuit Dasar DS1820 Sensor DS1820 merupakan sensor digital yang dapat digunakan untuk mengukur suhu di setiap rak ikan. Sensor ini memiliki tiga kaki yaitu GND, Vcc, dan out. Agar nilai dari sensor stabil, maka pada rangkaian (Gambar 8) ditambahkan resistor sebagai pull up sebesar 1 kω. Sensor memiliki satu keluaran dimana nilainya akan berubah sesuai suhu yang dideteksi. Keluaran dari sensor ini sudah dalam bentuk digital sehingga tidak harus dikonversi lagi. Gambar 8. Rangkaian dasar DS1820
21 Keluaran dari sensor DS1820 akan dihubungkan dengan Port C.1 pada mikrokontroler. Sensor DS1820 yang akan digunakan berjumlah tiga buah yang dirangkai secara paralel. 3.3.5 Rancangan Sirkuit Dasar TGS2600 Sensor TGS2600 merupakan sensor asap produksi Figaro yang dapat mendeteksi gas Karbon monoksida dan Hidrogen. Gas Karbon monoksida dan Hidrogen dapat merubah konduktivitas dari sensor. Perubahan konduktivitas ini akan mempengaruhi tegangan sensor tersebut. Tegangan merupakan besaran analog sehingga dibutuhkan ADC untuk merubah menjadi nilai digital. ADC pada mikrokontroler ATMega 8535 hanya terdapat pada port A, sehingga keluaran dari sensor akan dihubungkan dengan port A. Gambar 8 menunjukkan rangkaian dasar TGS2600. TGS2600 memiliki empat kaki yaitu dua untuk heater, satu untuk Vcc, dan satu untuk tegangan keluaran. Tegangan dan ground untuk heater digabung dengan tegangan dan ground untuk sensor. Gambar 9. Rangkaian dasar sensor asap
22 3.4 Diagram Alir Kerja Alat Pengasapan Ikan Alat pengasapan ikan dibuat secara tertutup untuk mencegah udara luar masuk dan melindungi ikan dari cuaca. Tempat pembakaran dengan ruang asap dibuat terpisah sejauh 206 cm (Lampiran 1), dengan ukuran lubang 20 x 20 x 20 cm. Ruang asap berukuran 150 x 80 x 100 cm (Lampiran 2). Berikut adalah gambar alat pengasapan ikan secara tiga dimensi (Gambar 10). Gambar 10. Alat Pengasapan Ikan tiga Dimensi Tempat bahan bakar dibuat menjauh dari ruang asap agar suhu yang sampai ke dalam ruang asap tidak melebihi 50 o C karena pada pengasapan dingin suhu yang digunakan berkisar 30-50 o C. Untuk pengecekan suhu dan kadar asap, pada masing-masing rak diletakkan sensor suhu dan asap yang terhubung ke mikrokontroler. Hasil pembacaan sensor selanjutnya akan ditampilkan lewat LCD dan komputer. Dari hasil pembacaan komputer diharapkan dapat diketahui kestabilan pergerakan suhu dan asap pada masing-masing rak. Ruang asap
23 memiliki satu tempat masukan (inlet) yaitu yang berada di rak paling bawah dan satu tempat keluaran (outlet) yang berada pada rak yang paling atas. Terdapat lima kipas pada ruang asap, masing-masing; satu kipas pada rak bawah, dua kipas pada rak tengah, dan dua kipas pada rak atas. Kipas pada rak bawah memiliki fungsi untuk menarik asap dari ruang pembakaran, sehingga asap yang masuk ke ruang pembakaran diharapkan dapat maksimal. Pada rak tengah terdapat kipas yang disusun secara horizontal dan vertikal. Kipas yang disusun secara horizontal berguna untuk mengalirkan udara di rak tengah sedangkan kipas yang menghadap secara vertikal berguna agar asap yang berasal dari masukan sebagian ada yang diteruskan ke rak atas, sehingga asap tidak terlalu pekat di rak bawah dan rak tengah. Pada rak atas terdapat dua kipas yang tersusun horizontal, kipas pertama untuk mengalirkan asap dan kipas kedua untuk mengeluarkan asap. Sirkulasi asap dapat dilihat pada Gambar 11.
24 Gambar 11. Sirkulasi Pengasapan Sirkulasi pada ruang asap dibuat agar kondisi di ruang asap tidak lembab dan mempercepat proses pengeringan. Alat pengasapan ikan ini mampu menampung kapasitas 20 kg ikan. Akan tetapi pada penelitian ini, ikan yang diasapi hanya 3 kg ikan. 3.5 Proses Pembuatan Ikan Asap Ada beberapa hal yang mesti diperhatikan sebelum melakukan proses pengasapan ikan yaitu preparasi dan pengasapan. 3.5.1 Preparasi Ikan Preparasi ikan sangat penting untuk diperhatikan karena preparasi ikan yang baik dapat mengurangi kerusakan pada ikan asap. Ikan yang akan diasapi dalam penelitian ini adalah ikan tongkol. Adapun proses dalam preparasi ikan sebagai berikut.
25 1) Pencucian dan penyiangan Sebelum diasap, ikan asap dicuci terlebih dahulu untuk menghilangkan kotoran, sisik-sisik yang lepas, dan juga lendir. Kemudian ikan disiangi dengan cara membelah bagian perut dan membuang isi perut. Setelah itu ikan di fillet. 2) Penggaraman Penggaraman dilakukan dengan cara merendam fillet dalam larutan garam selama 15 menit. Lalu fillet diangkat dan dikeringkan. Penggaraman bertujuan untuk memudahkan pencucian dan penghilangan lendir, memberi cita rasa produk yang lezat, membantu pengawetan, membantu pengeringan, dan menyebabkan tekstur daging ikan lebih kompak (Adawyah, 2007). 3.5.2 Proses Pengasapan Proses pengasapan meliputi pemilihan bahan bakar, penyusunan ikan, serta pengasapan. 1) Bahan bakar Bahan bakar yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu rambutan dan batok kelapa. Bahan bakar ini dipilih karena tidak mengandung getah. 2) Penyusunan fillet Fillet disusun secara mendatar diatas rak dengan jarak antar ikan 10 cm. Cara tersebut cocok untuk fillet ikan. Agar pemanasan merata, selama proses pengasapan, ikan perlu dibalik. 3) Pengasapan Pengasapan yang akan dilakukan adalah pengasapan dingin dengan suhu 30-50 o C.
26 3.6 Analisis Produk Analisis produk diperlukan untuk mengetahui mutu produk yang dihasilkan. Analisis yang digunakan pada penelitian rancang bangun alat pengasapan dingin berbasis mikrokontroler terdiri dari dua, yaitu uji organoleptik dan uji kadar air. 3.6.1 Uji Organoleptik Uji organoleptik dilakukan menggunakan score sheet selama 7 hari untuk melihat daya tahan ikan. Penilaian secara sensori dengan skala sensori yang dinyatakan dalam bentuk angka, meliputi kenampakan, tekstur, bau, rasa, jamur, dan lendir. Uji ini dilakukan oleh panelis berjumlah 25 orang dengan kategori panelis semi terlatih. Berikut adalah contoh tabel score sheet yang digunakan (Tabel 4). Tabel 4. Score sheet sensori Spesifikasi 1. Kenampakkan Utuh, bersih, warna coklat sangat mengkilat spesifik jenis. Nilai 9 Kode contoh 1 2 3 4 5 6 7 Utuh, bersih, warna coklat, mengkilat spesifik jenis. 7 Utuh, bersih, warna coklat, kusam. 5 Tidak utuh, warna coklat tua, kusam 3 Tidak utuh, warna coklat tua, kusam sekali 1 2. Bau Harum asap cukup, tanpa bau tambahan mengganggu. 9
27 Kurang harum, asap cukup, tanpa bau tambahan 7 mengganggu Netral, sedikit bau tambahan 5 Bau tambahan kuat, tercium bau amoniak dan tengik 3 Busuk, bau amoniak kuat dan tengik 1 3. Rasa Enak, gurih 9 Enak, kurang gurih 7 Tidak enak, tidak gurih 5 Tidak enak dengan rasa tambahan mengganggu 3 Basi 1 4. Tekstur Padat, kompak, cukup kering, antar jaringan erat. 9 Padat, kompak, kering, antar jaringan erat. 7 Kurang kering, antar jaringan longgar 5 Lunak, antar jaringan mudah lepas 3 Sangat lunak, jaringan mudah lepas 1 5. Jamur Tidak ada 9 Ada 1 6. Lendir Tidak ada 9 Ada 1 Sumber: SNI 2725.1: 2009
28 3.6.2 Uji Kadar Air (AOAC, 1995) Pengukuran kadar air dilakukan dengan oven pada suhu 105 o C. Cawan yang digunakan terlebih dahulu dimasukkan ke dalam oven pada suhu 105 o C selama 24 jam dan didinginkan dalam desikator lalu ditimbang sampai berat tetap. Contoh yang akan ditentukan kadar airnya ditimbang sekitar 2 gram pada cawan yang telah diketahui beratnya tersebut dan kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C selama 5 jam sampai berat tetap. Cawan yang berisi contoh didinginkan dalam desikator menggunakan penjepit selama 30 menit. Cawan tersebut dikeluarkan dan ditimbang sampai berat tetap. Kadar air dihitung sebagai pengurangan berat contoh selama dalam oven dan dihitung dengan rumus berikut: Kadar Air = (A B) C x 100 %. (1) Keterangan: A=Berat wadah dan contoh mula-mula (gr) B=Berat wadah dan contoh setelah dikeringkan (gr) C=Berat contoh mula-mula (gr)