III. METODOLOGI PENELITIAN
4.3. Optimasi Efisiensi Pengupasan dan Persentase Beras Patah
Algoritma genetika (genetic algorithm) digunakan untuk mendapatkan kombinasi yang paling optimal antara kecepatan putar rol utama, jarak antar rol, dan kadar air gabah sehingga dihasilkan kombinasi efisiensi pengupasan dan persentase beras patah yang optiimal. Sebelum melakukan proses optimasi, terlebih dahulu harus memasukkan parameter-parameter algoritma genetika. Nilai parameter-parameter yang dimasukkan ke program AG, dapat dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10. Parameter-parameter algoritma genetika
Parameter Nilai
Target generasi
Jumlah individu dalam populasi Jumlah gen dalam satu kromosom
Crossover rate Mutation rate 40 20 3 40% 1%
Target generasi bisa ditentukan menurut kebutuhan, melihat konvergensi dari kurva masing-masing data yang akan ditampilkan. Jumlah individu dalam populasi ditentukan 20 individu. Penentuan jumlah individu lebih dari satu dalam suatu populasi, bertujuan untuk memberikan alternatif kepada programmer atau pengguna untuk memilih salah satu individu, untuk dijadikan data untuk pembuatan kurva hasil. Jumlah gen, menunjukan banyaknya variabel input yang akan dilakukan optimasi.
Crossover rate ditentukan 40%, sehingga diharapkan 40% individu baru berasal dari proses pindah silang. Sedangkan untuk mutasi ditentukan jumlahnya sebesar 1% dari jumlah individu dalam populasi untuk setiap proses regenerasi. Mutasi bertujuan untuk simulasi efek error yang bisa terjadi dengan tingkat probabilitas yang rendah. Mutasi akan melahirkan gen-gen baru yang hilang akibat adanya proses seleksi.
Dalam program AG yang berfungsi untuk menyeleksi kromosom adalah fungsi fitness. Dalam penelitian ini, fungsi tujuannya adalah efisiensi pengupasan
dan persentase beras patah. Dimana, untuk efisiensi pengupasan diharapkan didapatkan nilai setingi-tingginya, dan nilai persentase beras patah diharapkan kromosom yang survive memiliki nilai serendah-rendahnya. Untuk itu, diperlukan fungsi fitness yang sesuai, sehingga didapatkan kombinasi efisiensi pengupasan dan persentase beras patah yang optimal. Derajat prioritas efisiensi pengupasan dan persentase beras patah ditentukan sama pentingnya. Untuk itu perlu ditambahkan suatu konstanta penyeimbang. Dalam hal ini, nilai kontantanya adalah 610. Fungsi fitness program dapat dilihat pada Persamaan 22.
Fitness = EP +
BP
610
... (22) Dimana :
EP = fungsi obyektif efisiensi pengupasan (%) BP = fungsi obyektif persentase beras patah (%)
Setelah parameter-parameter AG dan data pembobot dari JST dimasukkan ke program AG, maka program siap untuk dijalankan. Tampilan program AG saat dijalankan dapat dilihat pada Gambar 12. Grafik efisiensi pengupasan, persentase beras patah, jarak antar rol, kecepatan putar rol utama, dan kadar air hasil optimasi dapat dilihat pada Gambar 13 sampai 18. Dari grafik-grafik tersebut, dapat dilihat bahwa program AG telah berhasil melakukan optimasi terhadap kecepatan putar rol utama dan jarak antar rol RMU, serta kadar air gabah. Keberhasilan optimasi dapat dilihat dari konstannya grafik dimulai pada nilai tertentu, sampai akhir generasi. Kecepatan putar rol utama konvergen paling cepat diantara parameter yang lain, hal ini terjadi karena jumlah variasi data kecepatan putar rol utama yang lebih sedikit dibandingkan parameter yang lainnya.
Program AG juga berhasil menentukan nilai efisiensi pengupasan dan persentase beras patah yang optimal. Efisiensi pengupasan dan persentase beras patah mulai konvergen pada nilai tertentu pada generasi ke-11 dari total 40 generasi. Hasil optimasi selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 11.
Gambar 14. Nilai beras patah selama proses regenerasi. 0.4 0.5 0.6 0.7 0 10 20 30 40 Generasi Ja ra k A nt ar R ol (m m )
Gambar 15. Nilai jarak antar rol selama proses regenerasi.
13 13.4 13.8 14.2 0 10 20 30 40 Generasi K ad ar A ir (% )
Gambar 17. Nilai kecepatan putar rol selama proses regenerasi.
Tabel 11. Hasil optimasi parameter input dan output dengan AG.
Hasil keluaran program Nilai Satuan
Jarak antar rol
Kecepatan putar rol utama Kadar air
Efisiensi pengupasan Persentase beras patah
0.64 1065 13.1 95.8 5.7 mm rpm % bb % %
Nilai efisiensi pengupasan menggambarkan persentase gabah yang berhasil dikupas saat proses penggilingan. Hasilnya bagus jika dibandingkan dengan penelitian-penelitian sebelumnya, yaitu sebesar 95.8% gabah berhasil dikupas dengan sekali ulangan (satu lintasan). Persentase beras patah dalam penelitian ini, nilainya cukup tinggi 5.7% untuk beras PK. Beras PK ini masih harus disosoh, dimana berdasarkan pemutuan beras oleh SNI, beras PK hasil optimasi maksimal hanya akan masuk pada kelas mutu II. Tingginya nilai persentase beras patah disebabkan karena kualitas gabah yang digiling, meskipun termasuk mutu I, tetapi mendekati mutu II. Selain itu juga kondisi RMU yang sudah lama tidak digunakan untuk menggiling gabah.
Jarak antar rol, sangat berpengaruh terhadap kualitas giling. Semakin rapat jarak antar rol, maka semakin besar kemungkinan beras untuk patah. Tapi di satu
sisi, efisiensi pengupasannya semakin tinggi. Jika jarak antar rol semakin lebar, maka efisiensi pengupasan akan rendah, tapi beras patah akan lebih sedikit. Jarak rol gilingan yang bagus, kerapatannya harus lebih kecil dari diameter gabah. Lebar dari gabah varietas Ciherang yaitu 2.72 mm, sedangkan ketebalannya 2.15 mm. Menurut Waries (2006), jarak antar rol yang optimal untuk penggilingan gabah 0.5-0.8 mm. Jadi jarak antar rol 0.64 mm hasil optimasi program AG, sesuai dengan literatur.
Kecepatan putar rol, berpengaruh juga terhadap efisiensi pengupasan dan persentase beras patah. Dalam program ini, kecepatan putaran rol hanya diwakili oleh kecepatan putar rol utama saja. Hal itu dilakukan karena perputaran rol utama dan rol pembantu memiliki rasio putaran yang tetap, karena kedua rol dihubungkan dengan sabuk. Terkupas tidaknya gabah dipengaruhi oleh seberapa lama gabah tersebut kontak dengan rol dan seberapa besar tekanan yang diterima gabah, sehingga sekamnya bisa terkupas. Untuk bisa mengupas sekam gabah, diperlukan dua putaran rol yang berlawanan arah, dimana besar kecilnya tekanan dipengaruhi oleh kecepatan putar rol. Semakin cepat putaran rol, maka semakin besar tekanan yang diterima butir gabah. Tapi semakin cepat kecepatan putar rol, maka semakin kecil waktu kontak dengan butir gabah, dan jika tekanannya terlalu besar maka ada kemungkinan butir gabah akan rusak. Menurut Waries (2006), semakin cepat putaran rol maka semakin tinggi nilai efisiensi pengupasan, tapi di satu sisi semakin tinggi pula persentase beras patahnya.
Pengaruh kadar air gabah terhadap mutu penggilingan akan sangat berpengaruh pada rendahnya efisiensi pengupasan. Gabah yang digiling pada kadar air tinggi (>16%) akan cenderung sulit untuk dikupas. Kalaupun bisa dikupas, hasilnya kurang begitu bagus. Masih banyak dijumpai beras yang separuh terkupas. Sehingga akan menggangu pada proses selanjutnya yaitu pada proses penyosohan. Menurut Waries (2006), pengupasan yang optimal adalah ketika gabah yang akan digiling memiliki kadar air 13-15%. Sesuai dengan hasil optimasi program AG yaitu pada kadar air 13.1%.
Kadar air juga berpengaruh pada persentase beras patah. Gabah akan baik mutu gilingnya jika digiling mendekati kadar air kesetimbangannya. Jika terlalu
rendah kadar airnya maka semakin tinggi persentase beras patahnya. Begitu juga jika kadar airnya terlalu tinggi.