Bul. Teknol. dun Zndustri Pangan, Vol. XI, No. 2, Th. 2000 Hasil Penelitian
HUBUNGAN ANTARA SIFAT FISIK DAN GELOMBANG ULTRASONIK
DURIAN UTUH DENGAN SIFAT FISIKO KIMIA DAGING DURIAN
(RELATIONSHIP BETWEEN PHYSICAL CHARACTERISTIC
AND
ULTRASONIC WAVE PARAMETERS O F DURIAN (WHOLE FRUIT)
WITH PHYSIC0 CHEMICAL PROPERTIES OF DURIAN'S PULP)
Bambang Haryanto
' ,
I. Wayan Budiastra',
dan Amoranto Trisnobudi'
'Peneliti pada Direktorat Teknologi Agroindustri, BPP T , Gedung 11, Lt 17, Jl M . H . Thamrin Jakarta Staf Pengajar pada Fak Teknologi Pertanian IPB, Darmaga Bogor
Staf Pengajar pada Jurusan Teknik Fisika ITB , J1 Tamansari, Bandung,
ABSTRACT
Cntrasonic method was utilized for the measurement of attenuation of ultrasonic wave through duriun. Thirty six .durians . consits of ripe and unripe fruit harvested from Ciherang Bogor were tested. The whole durians were subjected to attenuation and
1
physical properties measurement. Following this procedure, all durians were opened to measure firmness and dotal soluble solid1
(TSS) of the pulp. The data set were analyzed statiscally for the relationship between ultrasonic (Mo)parameter, firmness and TSS. There were significant relationship between Mo and firmness ( r = 0.76), and Mo and TSS (r =
-
0.71). There a was also a significant1
relationship between ultrasonic parameter combined with mass (r = 0.84) and the firmness of durian'spulp. The equation model to determine firmness parameter was F=(2.8x l u J ) m' nMo' 'SPENDAHULUAN
bahwa durian &an berbuah-5 bulan atau sekitar 120-
Buah durian (Durio zibhetinus) merupakan buah yang masuk dalam golongan exsoktik. Buah ini termasuk golongan buah klimaterik dan memiliki
keunggulan rasa pada dagingnya. Di kota-kota besar Masalah yang dihadapi konsumen adalah harga durian relatif mahal, sehingga hanya lapisan bagaimana mendapatkan daging durian yang baik, masyarakat menengah ke atas yang dapat sebab aroma durian sebagai salah s a t u tanda
menikmati buah ini kematangan dapat dikelabui dengan menyemprot
Produksi durian Indonesia selama 5 tahun 'esence durian' pada durian yang belum matang. terakhir mengalami fluktuasi, dari tahun 1992 Pemetikan durian pada tingkat ketuaan yang sampai tahun 1996 berturut-turut adalah 152.501 tepat akan sangat berpengaruh terhadap mutu ton, 170.871 ton, 268.562 ton, 289.648 ton dan 267.106 daging durian. Buah durian dapat dipetik pada umur ton (Napitupulu, 1998). Selain produksi dari dalam tua tetapi belum matang dan bila diperam beberapa hari dapat matang dan menghasilkan daging durian negeri, Indonesia juga mengimpor durian dari
yang mutunya baik. Kematangan durian ditunjukkan Thailand yang pada tahun 1997 besarnya impor
durian mencapai 756.856 ton dengan nilai 1086.185 dalam bentuk kekerasan daging durian dan total dolar Amerika, dipihak lain ekspornya 695.614 ton padatan terlarut yang menggambarkan tingkat dengan nilai 642.822 dolar Amerika (Napitupulu, kemanisan.
Mizrach et al, 1997 melaporkan bahwa 1998). Dengan demikian impor durian mencapai 69%
lebih besar dibanding ekspornya. Singapura, Taiwan, gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk menen- Malaysia, Timur Tengah dan Eropa tercatat sebagai tukan kematangan buah mangga dan alpukat yang negara importir durian dari Indonesia (Hutabarat, juga termasuk buah kimatrik. Budiastra dkk (1998)
1990). melaporkan bahwa sifat akustik durian utuh clan
Hasil Penelitian Bul. Teknol. dun Zndustri Pangan, Vol. XI, No. 2, Th. 2000
eecara nondestruktip menggunakan gelombang dengan :A, = amplitudo gelombang x (volt)
4
= amplitudo gelombang awal (volt) x=
tebal sampel (cm)LANDMAN TEORI
a = atenuasi(dB1cm)Berdasarkan besarnya frekuensi, gelombang
elastik dapat dibagi tiga yaitu (1) gelombang
METODOLOGI
hbasonik, (2) gelombang sonik, dan (3) gelombangultrasonik. Yang dimaksud gelombang sonik adalah
Bahan durian
gelombang elastik yang dapat didengar oleh telinga Bahan yang digunakan adalah 36 buah durian manusia yaitu memiliki frekuensi 20 hertz sampai 20 matang dan belum matang yang diperoleh dari Khertz. Gelombang infrasonik adalah gelombang kampung Ciherang kecamatan Ciawi, kabupaten elaetik yang mempunyai frekuensi dibawah 20 hertz Bogor. Masing-masing durian diukur bobot dan eehingga tidak terdengar oleh telinga manusia. volumenya. Setiap durian diberi tanda bagian Gelombang infrasonik yaitu gelombang elastik yang gunung dan lembahnya. Yang dimaksud gunung mempunyai frekuensi rendah dan tidak dapat di adalah bagian durian yang menonjol yang diikuti dengar telinga manusia. Gelombang elastik yang bagian sisi sebelahnya tidak menonjol (lembah). mempunyai frekuensi lebih besar dari 20 Khertz dan Setelah diberi tanda, tempat tersebut dilewati
tidak dapat di dengar telinga manusia disebut gelombang ultrasonik.
Selama penjalaran dalam medium, intensitas
Metoda pengukuran sinyal.
gelombang ultrasonik akan berkurang terhadap jarak Peralatan yang digunakan untuk mengukur sinyal buah adalah peralatan yang telah dirancang yang ditempuh. Penurunan intensitas biasanya
dinyatakan dengan satuan desibel (dB) dan dinyata- dan dibangun oleh Budiastra dkk (1997) terdiri dari beberapa komponen yaitu 1) ultrasonik tester yang kan dalam persamaan (1) (Trisnobudi, 1986 dan
terdiri dari komponen timing sirkuit, pulsa generator,
(1) pulsa amplifier dan voltage amplifier yang fungsinya
E = lOlog & / A , mengirim gelombang ultrasonik yang telah dikuatkan
dengan A, = intensitas mula-mula ke transduser T dan menerima serta menguatkan A, = intensitas setelah menempuh gelombang ultrasonik yang telah dirambatkan ke buah melalui transduser penerima gelombang ultrasonik R ; 2) transduser pemancar gelombang (1980) menyebutkan bila yang ditinjau adalah ultrasonik T ; 3) transduser penerima gelombang tekanan akustik, maka intensitas dinyatakan dalam ultrasonik R ; 4) digital osciloscop, 5) PC-Lab card dan 6) Komputer pribadi. Peralatan tersebut
E = 20 log P o / P, (2) dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat untuk
dengan Po = tekanan mula-mula mengukur sifat ultrasonik buah. Secara skema P, = tekanan setelah menempuh bagan alat pengukur gelombang ultrasonik tersebut
disajikan pada Gambar 1.
Secara ringkas sistem kerja Gambar 1 adalah Parameter ultrasonik (sifat akustik) yang sebagai berikut. Pulsa dari ultrasonik tester To,, dapat digunakan u n t u k p e n g u k u r a n s e c a r a diumpankan ke transduser pemancar T yang akan mndestruktip produk pertanian adalah kecepatan merambatkan gelombang ultrasonik ke dalam buah. gelombangdan atenuasi. Setelah merambat gelombang ultrasonik diterima Garret et al, (1972) melaporkan bahwa pada oleh transduser penerima R yang kemudian
.huh
yang tidak berbiji seperti ape1 dapat ditentukan diteruskan ke ultrasonik tester R,. Sinyal yang datnya dengan mengukur kecepatan gelombangnya. keluar dari ultrasonik testerR,,, diamati pada
Buah-buahan berbiji seperti mangga, biasanya tidak osciloscop digital dan disimpan. Rangkaian antar ada hubungan yang jelas antara keadaan buah muka PC Lab card sinyal yang tersimpan di dalam dengan kecepatan sehingga perlu dilakukan osciloscop digital dan diteruskan ke komputer untuk pengukuran atenuasinya (Mizrach et al, 1997). diproses lebih lanjut. Menggunakan perangkat lunak Atenuasi adalah besaran yang menggambarkan MATLAB sinyal akibat interaksi antara gelombang kehilangan suatu energi karena gelombang ultrasonik ultrasonik dan buah dapat ditampilkan berdasarkan melewati medium tertentu. spektrumnya di layar. Besarnya nilai spektrum Besarnya energi yang hilang akibat diabsorbsi sinyal dinyatakan dalam bentuk zero moment power .oleh medium bergantung pada jenis mediumnya (Mo) yaitu luasan dibawah kurva sinyal hasil (Cracknell, 1980). Mizrach et al, (1989) menyebutkan pengukuran. Selama ini nilai Mo telah dijadikan bubungan untuk mengetahui koefisien atenuasi parameter mutu hasil pertanian diantaranya untuk ditunjukkan pada persamaan (3) k e n t a n g secara n o n d e s t r u k t i p (Cheng a n dHaugh1994)
Bul. Teknol. dan Znduatri Pangan, Vol. XI, No. 2, Th. 2060 Hasil Penelitian
ULTRASONIK
b
~-b
TESTER
1
OSKILOSKOP
DIGITAL
Gambar 1 Blok diagram peralatan ultrasonik untuk menentukan tingkat kematangan durian
Pengukuran sifat fisik buah durian
HASIL DAN PEMBAHASAN
IPengukuran densitas durian utuh dilakukan t
dengan membandingkan bobot dan volume durian. Berdasarkan data fisik dan data ultrasonik Bobot durian ditimbang dengan neraca digital durian terdapat kecenderungan bahwa semakin tinggi Mettler PM-4800, dan volume durian diukur dengan densitas
(BJ)
durian maka nilai Mo cenderung metoda water displacement yaitu memasukkan semakin besar. Sebaliknya durian yang memiliki BJ durian pada bejana yang diisi air penuh. Dengan rendah nilai Mo akan kecil. Hubungan BJ dan Mo memasukkan durian ke dalam bejana maka sebagian memiliki r = 0,77 dan grafiknya disajikan pada air akan tumpah. Air yang tumpah menggambarkan G a m b a r 2. B u d i a s t r a d a n H a r y a n t o (1999)volume durian. menyebutkan bahwa durian matang lokal dari Bogor
memiliki BJ (0,81
+
0,02) g/cm3 dan durian mentahPengukuran sifat fisiko kimia daging
memiliki BJ (0.95+
0,03) g/cm3. Durian matangdurian
akan memiliki rongga udara yang secara fisik dapatKekerasan daging durian diukur dengan alat ditandai dengan bunyinya. Terbentuknya rongga force gauge MFG-5 K, dengan satuan Newton. udara tersebut sebagai akibat mengkerutnya kulit Plunger pada alat ditekankan pada daging durian durian dan daging durian, sehingga daging yang sedalam 5 mm, nilai kekerasan akan ditunjukkan semula menempel dengan dinding kulit menjadi pada layar. Total padatan terlarut yang menunjukkan longgar dan membentuk rongga. Adanya rongga udara tingkat kemanisan daging durian diukur dengan ini mengakibatkan atenuasi gelombang ultrasonik refraktometer digital Atago PR-201. Sampel daging menjadi besar. Dengan demikian sinyal yang durian diambil dan ditempelkan pada lensa yang diteruskan akan mengecil, karena sebagian besar telah disediakan pada alat tersebut. Kemudian energi ultrasonik telah terserap oleh buah durian tomb01 ditekan dan akan diperoleh nilai total Kecilnya nilai Mo menunjukkan besarnya hambatan padatan terlarut dengan satuan persen briks. pada medium yang dilalui oleh gelombang ultrasonik. Pada durian mentah daging durian masih menempel
Data sifat Analisa Data
dengan kulit sehingga tidak terbentuk rongga udara. gelombang ultrasonik durian utuh, dan kekerasan Akibatnya sinyal ultrasonik yang diteruskanpun serta total padatan terlarut daging durian dicari masih besar sehingga Mo juga tinggi. Dengan hubungannya dengan metoda regresi linier. demikian atenuasi berbanding terbalik dengan Disamping itu juga dicari hubungan secara besarnya Mo Penelitian yang dilakukan oleh Galili, et bersamaan antara sifat gelombang ultrasonik dengan a1 (1994) menunjukkan bahwa atenuasi buah alpukat massa durian utuh untuk memprediksi tingkat matanglebih besar dibanding alpukat mentah. [image:3.603.60.517.70.272.2]Bul. Teknol. dun Zndustri Pangan, Vol.
XI,
No. 2, Th. 200050
4s 40
10 5 0
004 009 0 14 0 19
Mo
Gambar 3. Hubungan antara sifat ultrasonik Mo durian utuh dengan kekerasan daging durian
ar 2. Hubungan densitas durian utuh dan Mo
Hubungan sifat akustik durian utuh dengan daging durian memberikan nilai r = 0.76,
ubungan Mo dan total padatan terlarut durian ditunjukkan dengan r = 0.71.
ada Gambar 4. Berdasarkan Gambar 3
makin keras daging durian maka nilai
semakin besar. Semakin keras daging #o
menunjukkan durian belum matang (mentah).
makin kecil Mo daging durian semakin Gambar4. Hubungan antara sifat ultrasonik Mo g berarti durian sudah matang. durian utuh denganTPT daging durian
hubungan antara sifat akustik durian Berdasarkan data yang diperoleh menunjuk- ngan daging durian memiliii hubungan yang kan bahwa nilai ultrasonik Mo dapat untuk
Semakin kecil Mo maka TPT semakin memprediksi kekerasan dan TPT daging durian yang semakin tinggi Mo maka TPT semakin selanjutnya dapat digunakan untuk menduga tingkat ganoleptik menunjukkan bahwa semakin kematangan durian dengan r =0.71- 0.76.
erasan daging durian dan semakin kecil Selain itu untuk rnenduga tingkat kekerasan
daging durian maka durian berarti masih daging durian dapat digunakan hubungan antara
.
Sebaliknya semakin rendah kekerasan dan massa buah durian utuh (m) dan sifat ultrasoniktinggi
TPT
menunjukkan durian sudah durian utuh. Dengan perangkat lunak Minitab maka regresi berganda antara massa buah durian dan sifat ultrasonik diperoleh persamaan (4)F = ( 2 8 x 1 0 3 ) m ' " M o " ~ 4 )
Menggunakan persamaan (4) dapat lgunakan untuk memprediksi tingkat kematangan durian secara non destruktip. Meski pada persamaan (4) nilai r = 0.84,
tetapi cukup memadai, mengingat pendeteksian secara non destruktip oleh pedagang yang ahlipun tingkat kepercayaannya hanya 0.80. (Haryanto dan Budiastra, 1999) Bentuk hubungan Mo dan kekerasan, Mo dan TPT, Mo dan
BJ,
MO dan massa serta gabungan massa dan Mo besarnya nilai r disajikan pada Tabel 1.Bul. Teknol. dan Zndustri Pangan, Vol. XI, No. 2, Th. 2000 Hasil Penelitian
Tabel 1. Hubungan antara sifat akustik durian utuh dan sifat fisiko kimia (n= 36)
KESIMPULAN
No 1 2 3 4 5Berdasarkan hasil yang diperoleh maka d a p a t disimpulkan sebagai berikut
1. Nilai Mo yang rendah pada durian utuh akan memberi nilai rendah pula pada kekerasan daging durian
2. Nilai Mo yang rendah pada durian utuh akan memberi nilai tinggi pada TPT daging durian
3. Hubungan nilai Mo yang merupakan sifat akustik dapat digunakan untuk menduga kekerasan dan Total Padatan Terlarut daging durian dengan nilai r=0.76danr =0,71
4. Hubungan kekerasan, masa durian utuh dan Mo dengan persarnaan regresi berganda ditunjukkan dengan persamaan :
F=(2.8x 10~3)m'.mMoz.m
5. Impliiasi dari penelitian ini adalah dapat d i g u n a k a n u n t u k m e m p r e d i k s i t i n g k a t kematangan durian secara non destruktip dengan
Nilai r
0.76 0.71 0.77 0.18 0.84
Hubungan antar faktor Mo dan kekerasan ModanTPT Modan BJ
Mo dan bobot
Gabungan rnassa dan Mo
mengetahui sifat gelombang ultrasonik dan bobot durian.
Bentuk oersarnaan F = 431.56 Mo
-
29.054TPT
=-
312.83 Mo+
59.22 Mo = 1.52 BJ + 0.736rn = (1.01 x 10'" Mo
+
0.07F= (2.8 x 10.") m ' " Mo ' "
UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian ini dibantu pembiayaannya oleh RUTV
-
199711998, untuk itu diucapkan terima kasihDAFTAR
PUSTAKA
Cheng, Y d a n C.G. Haugh. 1994 Detecting Hollow heart in potatoes using ultrasound. Trans. ASAE 37(1): 217-222.
C r a c k n e l l , A. P. 1 9 8 0 Ultrasonic. W k e h a m Publication. London
Galili, N., A. Miizrach d a n G Rosenhouse. 1994. Ultrasonic testing of whole fruit for non destructive quality evaluation. ASAE. Paper No 936026. American Society of Agricultural Engineer. ST Joseph. MI. USA
G a r r e t t , R.E. a n d F u r r y , R.B. 1972. Velocity of
sonic pulses in apples. Trans. ASAE. 15(4): 770-
.
'
774 i
1
H a r y a n t o , B. d a n B u d i a s t r a , I. W. 1999. Pengujian
.
1 durian asal Ciapus dengan metoda berat jenis. aBuletin Keteknikan Pertanian, Vol 1 3 No 2. a
Jurusan Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor
H u t a b a r a t ,
L.S.
1990. Mutu Buah Durian (Durio .i
zibelhinus) varietas Otong d a n Sitokong 6
B e r d a s a r k a n W a k t u P a n e n d a n L a m a
Pnyimpanan. Thesis. FPS-IPB. Bogor.
I
I
Ketsa. S a n d S. P a n g k o o l (1995) The effect oftemperature and humidity on the ripening of r durian fruits. J . Horticultural Science. 70 (5): it
827-831.
s
M i z r a c h A, U. Flitsmon., Y. Fuchs. 1997. An F U l t r a s o n i c non D e s t r u c t i v e m e t h o d for
Adjid, D.A. (1994) Penuntun Budidaya Hortikultura measuring maturitity of manggo fruit. Trans. (Durian). Proyek Peningkatan Produksi ASAE 40(4): 1107-1111
Tanaman Pangan. Dinas Pertanian Tanaman
Mizrach. A; N. Galili a n d G . Rosenhouse. 1989. Pangan Propinsi Bengkulu. Bengkulu.
Determination of fruit and vegetable properties Anonimous. 1997. Rancangan Standar Nasional by ultrasonic Excitation. American Society of
Indonesia no 29 Durian. Dewan Standarisasi Agricultural Engineer. ST Joseph. MI. 32 (6)
Nasional. Jakarta November-Desember
B u d i a s t r a . I.W. 1997. Pengembangan Teknologi Napitupilu. T.E.M. 1998. Luas Panen, Rata-rata Gelombang U l t r a s o n i k u n t u k p e n e n t u a n Hasil dan Produksi Hortikultura (Sayuran dan kematangan dan kerusakan buah-buahan
tropika secara nondestruktip. Laporan Riset Unggulan Terpadu V.Laporan Kemajuan Tahun
I1 (199711998) Hortikultura. Jakarta.
S u m e r t a j a y a , I. M. 1999. Panduan Pengolahan Data B u d i a s t r a I.W. d a n H a r y a n t o B. 1999. Penentuan Dengan Paket Program Minitab Windows. Tingkat Kematangan Buah Durian secara Jurusan Statistlk. Fak Matematika dan IPA nondestruktip dengan metoda b e r a t jenis. IPB. Bogor. Edisi kedua
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pangan
P A T P I d a n K a n t o r M e n e g P a n g a n d a n T r i s n o b u d i A. 1986. Teori Dasar Ultrasonik.
