Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Karakterisasi Mutu Koagulum Karet Alam Dengan Metode Ultrasonik adalah karya saya sendiri dan belum diajukan kepada perguruan tinggi manapun. 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.
Bogor, September 2005
Dadi R. Maspanger NIM F126010041
DADI R. MASPANGER. Karakterisasi Mutu Koagulum Karet Alam Dengan Metode Ultrasonik. Dibimbing oleh HADI K. PURWADARIA, I WAYAN BUDIASTRA, dan AMORANTO TRISNOBUDI.
Bahan olah karet sebagian besar berbentuk koagulum dan berasal dari perkebunan rakyat. Penilaian mutunya secara umum dilakukan subyektif melalui pengamatan visual untuk penentuan kadar karet kering, kadar air dan kadar kotoran. Metode ultrasonik, sebagai metode yang bersifat obyektif dan tidak merusak , diharapkan dapat dijadikan metode alternatif untuk evaluasi mutu koagulum. Tujuan penelitian adalah untuk mempelajari hubungan kadar air dan kotoran dengan sifat elastik karet dan sifat-sifat gelombang ultrasonik, mengembangkan model matematik hubungan mutu koagulum dengan sifat-sifat akustik, dan mengkaji aplikasi jaringan syaraf tiruan untuk penentuan kadar karet kering. Sampel uji yang digunakan bersifat model, dibuat dari lateks kebun yang digumpalkan dengan asam semut. Jenis kotoran terdiri atas pasir, tatal kayu karet dan campurannya.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan kadar air pada selang 18-43% menyebabkan peningkatan densiti, penurunan modulus Young, atenuasi, dan kecepatan gelombang ultrasonik. Peningkatan kadar pasir hingga 20% menyebabkan peningkatan densiti dari 930 hingga 1014 kg m-3, modulus Young dari 0.295 hingga 1.12 MPa, atenuasi dari 504 hingga 1520 dB m-1, dan turunnya kecepatan gelombang dari 1516 menjadi 1441 m dtk -1. Peningkatan kadar tatal hingga 20% menyebabkan peningkatan kecepatan gelombang dari 1481 hingga 1545 m dtk-1, atenuasi dari 504 hingga 1108 dB m-1 dan penurunan densiti dari 975 menjadi 869 kg m-3 .
Persamaan matematik yang berhasil dikembangkan untuk penentuan kadar air dinyatakan sebagai (100-Ka)1/3 = 1.412 10-9ρ0.867
CL 1.868 I -0.097, R2 = 0.9519, sedangkan untuk kadar karet kering : 0.3Ka2 –4Kkot =-0.007x2 +0.585x-37.14, x = 8.077 10-9ρ0.819
CL 1.877
I -0.055, dimana K3 = kadar karet kering (%), Ka = kadar air (%), ρ = densiti (kg m-3), I = atenuasi (dB m-1), CL = kecepatan gelombang ultrasonik (m s-1), E= modulus Young (MPa), Kkot = kadar kotoran (%). Perbandingan Poisson merupakan fungsi dari kadar air dan kadar kotoran : v =- 0.255 10-10 (Ka2– 2Kkot)2 + 0.0094 10-5(Ka2–2Kkot) + 0.499, R2 = 0.9422, dan modulus Young : E = (1.072 10-10ρCL
2
) /(1+1.26 10-14I 2 CL 2
) , R2 = 0.9598.
Hasil validasi menunjukkan bahwa penyimpangan tertinggi untuk kadar air prediksi mecapai 27% dengan RMSE = 1.9788, dan sebanyak 86% data memiliki penyimpangan dibawah 10%, penyimpangan tertinggi untuk kadar karet kering mencapai 12% dengan RMSE=3.0722, dan sebanyak 94% data memiliki penyimpangan dibawah 10%.
Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan dengan metode back propagation, 10 simpul pada lapisan tersembunyi, laju pembelajaran 0.01, dan masukan berupa densiti, atenuasi dan kecepatan gelombang, menunjukkan penyimpangan tertinggi untuk kadar karet kering prediksi mencapai 9% dengan RSME = 2.1689, dan 83% data memiliki penyimpangan di bawah 5%.
DADI R. MASPANGER. Characterization of Natural Rubber Coagulum Quality by Ultrasonic Method. Supervised by HADI K. PURWADARIA, I WAYAN BUDIASTRA, and AMORANTO TRISNOBUDI.
Raw rubber is prepared mostly in the the form of coagulum by the small holders. Its quality is commonly judged subjectively by visual measure to determine the dry rubber content, moisture content and foreign materials. Ultrasonic method, as a non-destructive objective alternative, may be considered for the evaluation of coagulum quality. The objectives of this research were to assess the relationship of coagulum quality with the rubber elasticity and the properties of ultrasonic wave, to develop the mathematical model to relate the coagulum quality with the acoustic characteristics, and to apply neural network in determining dry rubber content. Test samples were based on model, made by coagulating fresh latex with formic acid and the addition of foreign materials. The foreign materials were limited to sand, rubber wood shavings, and their mixture.
The result showed that increasing moisture content of 18-43% caused the increasing density, decreasing Young modulus, as well as decreasing attenuation and wave velocity. The increasing of sand up to 20% caused the increasing of density from 930 to 1014 kg m-3, the Young modulus from 0.295 to 1.12 MPa, the attenuation from 504 to 1520 dB m-1, and the decreasing of wave velocity from 1516 m s-1 to 1441 m s-1. The increasing of wood shavings up to 20% caused the increasing of wave velocity from 1481 to 1545 m s-1, the attenuation from 504 to 1,108 dBm-1, and the decreasing of density from 975 to 869 kg m-3.
The developed mathematical equation to determine the moisture content was expresed as (100-Ka)1/3 = 1.412 10-9ρ 0.867
CL 1.868 I -0.097, R2 = 0.9519, while for the dry rubber content 0.3Ka2 –4Kkot =-0.007 x2 + 0.586 x - 37.14, with x= 8.08 10-9
ρ0.82
CL1.87 I -0.055 , where Ka = moisture content (%), K3 = dry rubber content (%),•ρ
= density (kg m-3), I = attenuation (dB m-1), CL = wave velocity (m s-1), E = Young’s modulus (MPa), and Kkot = foreign materials content (%). The Poisson ratio is a function of moisture and foreign materials content : v =- 0.255 10-10 (Ka2–2Kkot)2 + 0.0094 10-5(Ka2–2Kkot)+0.499, with R2 = 0.9422, while Young’s modulus is calculated from E =(1.072 10-10ρCL2) /(1+ 1.265 10-14 I 2CL2) with R2 = 0.9598.
The results of validation indicated a highest deviation of 27% for the moisture content prediction with an RMSE=1.9788 and 86% data performed a deviation below 10%. A maximum deviation of 12% was indicated for the dry rubber content prediction with an RMSE = 3.0722 and 94% data performed a deviation below 10%,
The neural network application using back propagation method, ten nodes of hidden layer, a learning rate of 0.01 and inputs of density, attenuation and wave velocity, resulted in a maximum deviation of 9% for predicting the dry rubber content, with RSME = 2.1689 and 83% data deviated below 5%.
KARAKTERISASI MUTU KOAGULUM KARET ALAM
DENGAN METODE ULTRASONIK
DADI RUSADI MASPANGER
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2005
Ultrasonik
Nama : Dadi Rusadi Maspanger
NIM : F126010041
Disetujui Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Hadi K. Purwadaria, M.Sc. Ketua
Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr. Dr. Ir. Amoranto Trisnobudi Anggota Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Ilmu Keteknikan Pertanian
(Prof.Dr.Ir. Budi I Setiawan, M.Agr.) (Prof.Dr.Ir. Syafrida Manuwoto, M.Sc.)
Puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas limpahan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah Mutu Karet dengan judul Karakterisasi Mutu Koagulum Karet Alam Dengan Metode Ultrasonik.
Penulis menghaturkan terima kasih kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Hadi K. Purwadaria, M.Sc., Bapak Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr., dan Bapak Dr. Ir. Amoranto Trisnobudi, selaku komisi pembimbing, serta kepada Bapak Prof. Dr. Ir. Atjeng M. Syarief, MSAE, Bapak Dr. Suharto Honggokusumo, MSc., dan Bapak Dr. Ir. Sutrisno Budiman, MSc., yang telah berkenan menjadi penguji luar komisi.
Ungkapan terima kasih disampaikan pula kepada Sdr. M. Irfan ST, Sdri. Fera KS, SSi, Ida M, SSi, dan para teknisi di BPTK Bogor dan di Laboratorium Ultrasonik, Departemen Teknik Fisika ITB, yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian. Penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada istri dan anak-anak tercinta atas pengertian, perhatian dan kesabaran, serta seluruh keluarga atas doa dan kasih sayangnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat untuk kemajuan ilmu pengetahuan, khususnya bagi upaya pengembangan evaluasi mutu karet di Indonesia.
Bogor, September 2005 wassalam
Dadi R. Maspanger
Penulis dilahirkan pada tanggal 25 September 1956 di desa Kadipaten, kabupaten Majalengka, Jawa Barat. Putra kelima dari lima bersaudara dari pasangan Bapak RE Maspanger (almarhum) dan Ibu Hj. Sutiah Sastramiharja (almarhumah). Pendidikan S1 ditempuh di Departemen Teknik Kimia ITB, lulus pada tahun 1983. Pada tahun 1996 menempuh pendidikan program Magister di jurusan dan perguruan tinggi yang sama dan menyelesaikannya pada tahun 1998. Selanjutnya pada tahun 2001 penulis mendapat kesempatan mengikuti pendidikan program Doktor pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian (TEP) Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.
Pada saat ini penulis bekerja sebagai Peneliti Madya dalam bidang rekayasa dan pengembangan produk di Balai Penelitian Teknologi Karet (BPTK) Bogor, Pusat Penelitian Karet, Lembaga Riset Perkebunan Indonesia. Penulis pun saat ini menjabat Ketua Unit Penelitian Rekayasa Proses dan Diversifikasi Produk, Koordinator Unit Pengembangan Komersial, Manajer Mutu pada Laboratorium Analisis dan Pengujian Karet, serta pengajar tetap pada kursus reguler Teknologi Barang Jadi Karet di BPTK Bogor. Karya Tulis Ilmiah tentang aplikasi ultrasonik yang merupakan bagian dari disertasi ini telah disampaikan pada Seminar Nasional Teknologi Inovatif Untuk Pengembangan Industri Berbasis Pertanian di Bogor, tanggal 7-8 September 2005. Penulis menikah dengan Dra Khatarina Shintawati dan dikaruniai 2 orang anak yaitu Bhisma Damareka dan Selma Fadhila.