Analisis Pengaruh Massa Jenis terhadap Kualitas Minyak
Goreng Kelapa Sawit Menggunakan Alat Ukur Massa Jenis dan
Akuisisinya pada Komputer
Warsito, Gurum Ahmad Pauzi, Miftahul Jannah
Jurusan Fisika FMIPA Universitas LampungJl. Sumantri Brojonegoro No. 1 Bandar Lampung Email : warsito@unila.ac.id
Abstrak. Telah dianalisis kualitas minyak berdasarkan perubahan massa jenisnya menggunakan alat ukur massa jenis dengan sensor optik berbasis mikrokontroler ATMega 8535 sebagai sistem akuisisi data. Pada penelitian ini menggunakan dua perangkat yaitu perangkat keras dan perangkan lunak. Perangkat keras terdiri dari rangkaian sensor, rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega 8535. Sensor optik yang digunakan ialah LDR (Light Dependent Resistor) sebagai receiver dan menggunakan LED sebagai
transmitter Rangkaian sensor digunakan untuk mendeteksi massa benda berupa intensitas cahaya yang terdiri dari sensor LDR dn LED yang menghasilkan keluaran berupa tegangan. Sinyal analog yang dihasilkan oleh LDR memiliki rentang 3,99 – 4,51 Volt, nilai keluaran ini cukup besar sehingga tidak perlu menggunakan pengkondisi sinyal. Sinyal keluaran selanjutnya menjadi inputan pada mikrokontroler dan diubah kedalam sinyal digital oleh ADC yang terdapat pada mikrokontroler ATMega 8535. Sinyal keluaran dari mikrokontroler ATMega 8535 akan dikirim menggunakan K-125 ke PC selanjutnya diproses sehingga didapatkan kesetaraan nilai massa dengan ADC dan dilakukan proses perhitungan massa jenis menggunakan bantuan program Visual Basic 6.0 dan ditampilkan ke monitor PC. Perangkat lunak yang digunakan pada penelitian ini adalah BASCOM AVR untuk pemrograman mikrokontroler dan Visual Basic 6.0 untuk program komunikasi serial komputer. Adapun range pengukuran pada alat ini yaitu untuk massa memiliki batasan 0,05 – 2,80 kg dan volume antara 0,10 – 1,80 liter. Pengukuran dilakukan pada minyak yang belum mengalami pemanasan, 30 menit pemanasan, dan 1 jam pemanasan. Dari ketiga minyak tersebut didapatkan nilai massa jenis terbesar pada minyak goreng yang belum mengalami pemanasan. Hal ini dikarenakan minyak goreng kelapa sawit yang telah digunakan mengalami pemanasan sehinggaa ikatan antar molekulnya berkurang dan menyebabkan kerapatan minyak berkurang. Minyak kelapa sawit yang belum dipakai memiliki nilai kerapatan yang paling besar karena minyak tersebut belum mengalami pemanasan sehingga molekul –molekulnya tidak mengalami perenggangan.
Kata kunci: Massa Jenis, Minyak Goreng Kelapa Sawit, Alat Ukur
PENDAHULUAN
Menggoreng adalah suatu proses untuk memasak bahan pangan menggunakan lemak atau minyak pangan. Minyak pangan yang biasa kita kenal dengan minyak goreng merupakan kebutuhan pokok manusia sebagai alat pengolahan bahan makanan. Minyak goreng berfungsi sebagai media penggorengan sangat penting dan
kebutuhannya semakin lama semakin meningkat.
Minyak dapat bersumber dari tanaman, misalnya minyak zaitun, minyak jagung, minyak kelapa sawit, dan minyak biji matahari. Minyak, khususnya minyak nabati, mengandung asam-asam lemak esensial seperti asam linolenat, lenolenat dan arakidonat yang dapat mencegah penyempitan pembuluh darah akibat
penumpukan kolesterol. Minyak juga berfungsi sebagai sumber dan pelarut bagi vitamin-vitamin A, D, E dan K (Ketaren, 2008). Diantara macam-macam minyak goreng tersebut adalah minyak kelapa sawit. Minyak kelapa sawit dalam pemasarannya mampu mengisi dan bersaing dengan minyak nabati lainnya. Dilihat dari nilai gizinya, penggunaan minyak kelapa sawit sebagai minyak goreng sangat menguntungkan, adanya karoten dan tokoferol yang terkandung didalamnya menyebabkan minyak kelapa sawit tidak mudah tengik, selain itu minyak kelapa sawit dengan minyak sumber energi dapat dikatakan sebagai minyak non kolesterol.
Seringkali kita temukan penggunaan minyak goreng yang terlalu lama sehingga menyebabkan sifat-sifat yang menyebabkan terjadinya perubahan warna, bau, massa jenis, viskositas maupun kimia lainnya dari minyak goreng itu sendiri. Perubahan sifat kimia dan fisika dari minyak goreng akibat lamanya penggunaan ini tentu saja berpengaruh pada nilai gizi yang terkandung di dalam minyak goreng itu sendiri, secara langsung maupun tidak langsung mempengaruhi sistem kesehatan tubuh kita yang mengkonsumsi minyak goreng tersebut. Proses penggorengan yang menggunakan energi panas menimbulkan berbagai perubahan yang terjadi pada minyak dan menghasilkan komponen flavor. Perubahan sifat fisika kimia akibat pemanasan ini mengakibatkan terjadinya kerusakan pada minyak dan menurunkan mutu produk gorengnya. Lebih jauh lagi penurunan kualitas minyak ini berhubungan dengan masalah keamanan produk goreng yang dihasilkan.
Kerusakan minyak selama proses penggorengan akan mempengaruhi mutu dan nilai gizi dari bahan yang digoreng (Ketaren, 2008). Karena menurut Pokorny (1989), proses penggorengan memungkinkan makanan menyerap sejumlah minyak. Penyerapan minyak oleh
produk goreng dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya : 1) suhu dan waktu yang berbanding lurus dengan peningkatan jumlah minyak yang diserap oleh produk goreng, 2) air yang terkandung dalam bahan pangan yang akan tergantikan oleh minyak selama proses penggorengan, dan 3) kualitas minyak yang digunakan. Jenis bahan pangan yang digoreng pun akan mempengaruhi penyerapan minyak. Produk goreng yang berasal dari bahan pangan nabati dan mengandung pati akan menyerap minyak lebih banyak dari pada bahan pangan hewani.
Parameter kualitas minyak meliputi sifat fisik dan kimia. Sifat fisik minyak meliputi massa jenis, warna, bau, kelarutan, titik cair, titik didih, titik pelunakan, slipping point, shot melting point, bobot jenis, viskositas, indeks bias, titik kekeruhan, titik asap, titik nyala dan titik api (Sutiah dkk., 2008).
Salah satu parameter kualitas minyak ialah massa jenis. Massa jenis minyak goreng yang baik ialah 860 – 910 kg/m3. Untuk itu diperlukan sebuah alat untuk mengukur kualitas minyak goreng berdasarkan bobot jenis nya. Massa jenis ialah besarnya massa per satuan volume (Anonymous, 2009). Uji massa jenis telah dilakukan oleh Sutiah dkk, namun pada penelitian ini, pengukuran dilakukan secara manual, artinya dilakukan dengan mengukur massa minyak goreng menggunakan timbangan, sedangkan volume minyak diukur dengan menggunakan gelas ukur. Kemudian massa minyak dibagi dengan volume minyak maka akan didapat massa jenis minyak.
Untuk itu dalam penelitian ini akan dirancang sebuah sistem alat yang dapat mengukur massa jenis suatu minyak goreng dengan menggunakan sensor optik yaitu LDR dan menggunakan mikrokontroler ATMega 8535 sebagai sistem akuisisi data agar dapat diketahui minyak tersebut masih layak atau tidak untuk digunakan.
METODE PENELITIAN
Alat ukur massa jenis ini terdiri dari dua perangkat yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras terdiri dari rangkaian LDR, rangkaian catudaya, PC dan rangkaian mikrokontroler. Mikrokontroler ialah sebuah sistem mikroprosesor dimana di dalamnya sudah terdapat CPU, RAM, ROM, I/O, Clock dan peralatan internal lainnya yang saling terhubung dan terorganisasi (Winoto, 2010).
Perangkat lunak terdiri dari BASCOM AVR sebagai bahasa pemograman mikrokontroler dan Visual Basic 6.0 sebagai program pada komunikasi serial. LDR digunakan sebagai pendeteksi massa yang di pengaruhi jarak LED dengan LDR. Adapun posisi LDR dan LED dapat dilihat pada Gambar 1a dan untuk rangkaaian keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 1b. Fungsi LDR difokuskan pada pengaruh massa benda. Ketika zat cair diletakkan di gelas ukur pada alat mengakibatkan pegas tertekan kebawah sehingga terjadi perubahan panjang pegas sebesar dan intensitas yang diserap oleh LDR mengakibatkan perubahan nilai resistansi sehingga nilai tegangan berubah.
Nilai tegangan keluaran dari LDR digunakan sebagai inputan mikrokontroler ATMega 8535Data analog keluaran LDR
GAMBAR 1. Desain Alat
selanjutnya diubah menjadi data digital oleh ADC yang terdapat pada mikrokontroler yang selanjutnya menjadi nilai inputan pada K-125 yang kemudian dikonversi ke dalam nilai massa dan menggunakan persamaan 1 untuk mendapatkan nilai massa jenis minyak kelapa sawit. Selanjutnya menggunakan program Visual Basic untuk menampilkannya ke layar PC.
Persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:
(1)
Dimana Massa jenis Massa Volume
HASIL DAN PEMBAHASAN Proses pembuatan alat ukur massa jenis dapat dilihat pada Gambar 3.
Sinyal Analog yang dihasilkan LDR adalah sebagai fungsi jarak pada pegas yang memiliki nilai k = 24,5 N/m. Sinyal analog dari LDR memiliki range 3,99 – 4,51 Volt sehingga tidak perlu menggunakan pengkondisi sinyal. Sinyal keluarandari LDR selanjutnya masuk ke dalam ADC internal yang berada pada mikrokontroler ATMega 8535.
Ketika timbangan diberi massa, terjadi tekanan pada pegas yang mengakibatkan perubahan jarak antara LED dan LDR terjadinya perubahan tegangan. Tegangan keluaran dari LDR selanjutnya diubah oleh ADC yang telah terintegrasi dalam
GAMBAR 3. Blok Diagram Keseluruhan
mikrokontroler ATMega 8535 menjadi sinyal digitVl yang akhirnya akan ditampilkan ke komputer. Pengujian sensor untuk melihat kelinieran sensor dalam mengubah besaran fisis ke besaran elektrik. Hasil pengujian sensor dapat dilihat pada Tabel 1.
TABEL 1. Hasil Pengujian Sensor keluaran Tegangan terhadap Jarak
Massa (kg) Jarak (cm) Tegangan (Volt) Resistansi (ohm) Intensitas (watt/m2) ADC 0,00 2,84 3,99 12440 65,21 816 0,10 2,74 4,01 12370 66,24 820 0,20 2,64 4,02 12320 66,84 822 0,30 2,54 4,03 12240 67,61 824 0,40 2,44 4,05 12190 68,56 829 0,50 2,34 4,07 12140 69,53 832 0,60 2,24 4,10 12090 70,85 839 0,70 2,13 4,12 12020 71,96 842 0,80 2,03 4,13 11980 72,55 845 0,90 1,93 4,14 11920 73,27 847 1,00 1,83 4,16 11850 74,41 852 1,10 1,73 4,19 11800 75,81 857 1,20 1,63 4,19 11680 76,59 860 1,30 1,52 4,22 11570 78,43 863 1,40 1,42 4,24 11520 79,52 867 1,50 1,32 4,27 11470 81,00 873 1,60 1,22 4,28 11430 81,66 876 1,70 1,12 4,22 11380 79,74 863 1,80 1,02 4,24 11310 81,00 867 1,90 0,91 4,26 11270 82,05 871 2,00 0,81 4,30 11210 84,05 880 2,10 0,71 4,33 11180 85,45 886 2,20 0,61 4,36 11110 87,19 892 2,30 0,51 4,38 11060 88,39 897 2,40 0,41 4,39 11000 89,27 899 2,50 0,30 4,41 11060 89,60 902 2,60 0,20 4,44 11000 91,32 909 2,70 0,10 4,47 10940 93,07 915 2,80 0,00 4,51 10890 95,17 922
Dari Gambar 4 tampak bahwa respon LDR terhadap perubahan jarak. Semakin dekat jarak LED dan LDR semakin kecil nilai resistansinya dan semakin besar intensitas cahaya yang didapat oleh LDR, sehingga nilai tegangan yang dihasilkan semakin besar. Dari Gambar 4 diperoleh persamaan hubungan massa terhadap dapat dilihat pada persamaan 2.
y = 0.0262x - 21.173 (2)
GAMBAR 4. Grafik ADC terhadap Massa dimana y merupakan massa (kg) dan x merupakan keluaran nilai ADC . Kemudian persamaaan 2 selanjutnya digunakan untuk perhitungan massa jenis pada Visual Basic 6.0 yang selanjutnya akan ditampilkan pada komputer. Output dari ADC diproses mikrokontroler dengan menggunakan bascom AVR untuk dikirimkan ke komputer. Data yang diterima komputer dari mikrokontroler selanjutnya diolah komputer menggunakan program Visual Basic 6.0 untuk dikonversi lagi nilai massa jenis yang akan ditampilkan pada program VB 6.0. Agar mikrokontroler dapat menerima sinyal keluaran dari sensor maka diperlukan pemrograman untuk dapat mengolah data sensor tersebut. Pada penelitian ini digunakan bahasa pemograman untuk mengolah data keluaran tersebut yaitu bahasa basic dengan program Bascom AVR untuk mengkompile ke file hex. Selanjutnya digunakan sebuah alat untuk mendownload file hex tersebut yaitu K-125 dengan program AVROSP II. Untuk menampilkan nilai massa jenis ke komputer digunakan alat berupa K-125 untuk komunikasi serial dan program Visual Basic 6.0 untuk menampilkannnya. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa BASIC (Begginers All-Purpose Symbolic Instrucsion Code) yang merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi yang sederhana.
800 820 840 860 880 900 920 940 0.0 1.0 2.0 3.0 ADC Massa (kg)
Pada Visual Basic 6.0 untuk dapat berkomunikasi dengan perangkat lain di luar komputer, Visual Basic 6.0 menyediakan komponen MS Comm Control 6.0 sebagai media komunikasi.
Sebelum membuka serial port, dilakukan pengaturan protokol komunikasi serial dengan property MSComm. Menentukan nomor port komunikasi menggunakan CommPort dan menentukan baud rate, parity, data bits, stop bits mengguankan property setting. Setting MSComm pada program adalah 9600,N,8,1 yaitu Baud Rate 9600 bps, N=Tanpa Paritas, 8=Jumlah data 8 bit, 1= jumlah bit stop. CommPort yang digunakan adalah Comm1. Pengaturan ini dilakukan agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan komputer. Pada pengaturan tersebut data 8 bit dikirim secara serial dengan kecepatan 9600bps.
Berikut ialah program pada Visual Basic 6.0 untuk mendapatkan nilai massa jenis.
buffer = Val(MSComm1.Input) tegangan = (buffer / 1023) * 5 massa = (buffer * 0.0262) – 21.143 massajenis = massa / val(text3.text)
Alat ukur massa jenis minyak goreng kelapa sawit ini dapat bekerja pada rentang
volume yaitu adalah 100 -1800 ml atau 0,10 – 1,80 liter sedangkan untuk massa antara 0,05 – 2,80 kg
Perbandingan Hasil Uji Alat Ukur Massa Jenis
Setelah alat pengukur massa jenis selesai dibuat, langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian pengambilan data pengukuran terhadap sampel (berbagai jenis minyak kelapa sawit). Nilai perbandingan massa jenis hasil pengukuran alat dengan pengukuran timbangan analog dapat dilihat pada Tabel 3.
Adapun bentuk alat ukur massa jenis dan tampilannya dapat dilihat pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Nilai massa jenis (ρ) pada Tabel 3 diperoleh dengan melakukan pengukuran massa dan volume sampel minyak terlebih dahulu. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan perhitungan dengan nilai volume 0.0008 m3. Nilai massa dan volume yang diperoleh dari pengukuran kemudian dihitung dengan menggunakan persamaan 2. Dari Tabel 3 terlihat nilai massa jenis alat dan hasil perhitungan timbangan. Pada kolom persentase kesalahan didapatkan dari perhitungan Persamaan 4.
( ) (4)
TABEL 3. Perbandingan Nilai Massa Jenis Menggunakan Perhitungan dengan Massa Jenis Alat No Nama
Sampel
Massa Jenis Alat
Massa Jenis Hitung Kesalahan
I II I II I II
1 A 900,00 833,75 900,00 812,50 0,00 2,61
2 B 900,00 833,75 900,00 812,50 0,00 2,61
3 C 890,00 833,75 900,00 837,50 0,00 0,44
TABEL 4. Pengukuran Massa Jenis Minyak Goreng Kelapa Sawit
No Jenis Minyak Kelapa Sawit
(kg/m3)
Belum dipakai Pemanasan 1 Pemanasan 2
1 A 900,00 866,25 833,75
2 B 900,00 866,25 833,75
3 C 890,00 866,25 812,25
Pengukuran selanjutnya adalah uji sampel minyak kelapa sawit. Pada pengujian ini menggunakan 3 contoh minyak yang akan diuji, pengukuran dilakukan pada minyak yang belum dipakai, minyak yang telah dipanaskan dengan lama pemanasan 30 menit dengan api yang sama, dan minyak 1 jam pemanasan dengan api yang sama. Tujuan dari pengukuran ini adalah agar dapat melihat perubahan nilai massa jenis minyak belum dipakai, 30 menit pemanasan, dan 1 jam pemanasan yang akan mempengaruhi kualitas minyak goreng. Nilai massa jenis (ρ) pada Tabel 3 diperoleh dengan melakukan pengukuran massa dan volume sampel zat cair terlebih dahulu. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan timbangan analog dan volume telah ditetapkan yaitu 800 ml atau 0,0008 m3. Nilai massa dan volume yang diperoleh dari pengukuran kemudian dihitung dengan menggunakan persamaan 1. Dari Tabel 3 terlihat nilai massa jenis alat dan hasil perhitungan timbangan. Nilai yang ditunjukkan pada masing-masing sampel minyak memiliki presentase kesalahan berbeda-beda,
sehingga didapatkan rata – rata persentase kesalahan sebesar 0,30%.
Dari Tabel 4 dapat diketahui nilai massa jenis minyak kelapa sawit yang paling kecil adalah minyak goreng yang telah dipanaskan 1 jam pemanasan. Hal ini dikarenakan minyak goreng kelapa sawit pemanasan mengakibatkan ikatan antar molekulnya berkurang dan menyebabkan kerapatan minyak berkurang. Minyak goreng kelapa sawit yang belum dipakai tidak mengalami pemanasan sehingga molekul – molekulnya tidak mengalami perenggangan dan nilai kerapatan yang lebih besar. Hasil penelitian ini menunjukkan hasil yang sama dari penelitian Edwar, Z., dkk, 2011, yang menunjukkan bahwa pemanasan minyak goreng akan mengakibatkan penurunan jumlah titrasi larutan Huble.
KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa semakin besar massanya maka semakin dekat jarak antara LED dengan LDR sehingga terjadi perubahan nilai resistansi dan tegangan.
Tegangan ini selanjutnya dibaca oleh ADC yang semakin besar. Alat ini dapat digunakan pada volume 0,1 – 1,8 liter dengan range massanya antara 0,05 – 2,80 kg.
Minyak goreng yang belum dipakai memiliki nilai massa jenis lebih besar dibandingkan dengan massa jenis pemanasan 2, hal ini dikarenakan ikatan antar molekul pada minyak berkurang yang menyebabkan kerapatan minyak juga berkurang.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous, 2009.
ttp:id.wikipedia.org/wiki/massa–jenis Diakses pada tanggal 6 Mei 2012 pukul 16-.05 WIB.
Edwar Zulkarnain, Heldrian Suyuthie, Ety Yerizal dan Delmi Sulatri, 2011.
Pengaruh pemanasan terhadap
kejenuhan asam lemak minyak goreng
sawit dan minyak goreng jagung, J Indon. Med Assoc Volume 61 Nomor 6, Juni 2011, hal. 248 – 252.
Ketaren, S., 2008. Minyak dan Lemak Pangan. Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta.
Pokorny, J. 1989. Flavor Chemistry of Deep-Fat Frying ini Oil. Departement of Food Chemistry, Praque Institute of Chemical Technology Suchbaturova 5 CS – 166 28 Praque 6. Czechoslavakia. Sutiah, Firdausi K Sofjan, Budi Wahyu
Setia. 2008. Studi Kualitas Minyak Goreng dengan Parameter Viskositas dan Indeks Bias. Jurnal Berkala Fisika Volume 11 No 2, April 2008, hal. 53 – 58.
Winoto, Ardi. 2010. Mikrokontroler AVR
Atmega8/32/16/8535 dan
Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Informatika. Bandung
