A. Konsep Kualitas
Ada banyak sekali definisi kualitas, tetapi sebenarnya definisi yang satu hampir sama dengan yang lain. Pada SNI 19-8402-1991 definisi kualitas adalah gambaran dan karakteristik menyeluruh barang atau jasa yang menunjukkan kemampuannya dalam memuaskan kebutuhan yang ditentukan atau yang tersirat. Pengertian kualitas menurut Feigenbaum dalam Ariani (2002) merupakan keseluruhan karakteristik produk dan jasa yang meliputi marketing, engineering, manufacture dan maintenance dimana dalam pemakaiannya akan sesuai dengan kebutuhan dan harapan pelanggan.
Crosby dalam Ariani (2002) mendefinisikan kualitas sebagai kesesuaian dengan kebutuhan yang meliputi availability, delivery, reliability, maintanability dan cost effectiveness. Menurut Marimin (2004) kualitas adalah ukuran seberapa dekat suatu barang atau jasa sesuai dengan standar tertentu. Tjiptono (1997) mengacu kualitas kepada pengertian pokok sebagai berikut :
1) Kualitas terdiri dari sejumlah keistimewaan produk, baik keistimewaan langsung maupun keistimewaan atraktif yang memenuhi keinginan pelanggan dan dengan demikian memberikan kepuasan atas penggunaan produk itu.
2) Kualitas terdiri dari segala sesuatu yang bebas dari kekurangan atau kerusakan.
Assauri (1980) membagi kualitas menjadi dua sisi yaitu : (1) sisi konsumen sebagai pemakai akhir dan (2) sisi produsen sebagai pemilik teknologi produksi. Konsumen sebagai pemakai akhir produk mempunyai keinginan yang berbeda-beda. Perbedaan tersebut disebabkan karena kebiasaan hidup, tingkat sosial, etnik, karakteristik daerah, dan lain-lain.
Keanekaragaman perbedaan keinginan tersebut menyebabkan produsen sulit untuk menentukan faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam memproduksi suatu produk agar sesuai dengan keinginan konsumen. Oleh sebab itu produsen harus mampu menterjemahkan seluruh keinginan konsumen yang bersifat subyektif menjadi besaran terukur (spesifikasi produk) dengan memperhitungkan aspek ekonomis.
Russel dalam Ariani (2002) mengidentifikasi enam peran pentingnya kualitas, yaitu :
(1) Meningkatkan reputasi perusahaan
Perusahaan yang menghasilkan produk yang berkualitas akan dikenal masyarakat luas dan mendapat nilai lebih di mata konsumen.
(2) Menurunkan biaya
Pada paradigma lama untuk menghasilkan produk berkualitas identik dengan peningkatan biaya, tetapi sekarang tidak. Hal ini disebabkan karena perusahaan berorientasi pada customer satisfaction, yaitu dengan mendasarkan jenis, tipe, waktu dan jumlah produk yang dihasilkan sesuai dengan kebutuhan dan harapan pelanggan.
(3) Meningkatkan pangsa pasar
Pangsa pasar akan meningkat bila minimasi biaya tercapai dan produk yang dihasilkan pun tetap berkualitas.
(4) Dampak internasional
Bila mampu menghasilkan produk yang berkualitas, maka selain dapat bersaing di pasar lokal juga akan dapat diterima di pasar internasional.
(5) Adanya pertanggungjawaban produk
Semakin meningkatnya persaingan kualitas produk yang dihasilkan akan menyebabkan perusahaan semakin dituntut bertanggung jawab pada disain, proses dan pendistribusian produk untuk memenuhi kebutuhan dan harapan pelanggan.
(6) Untuk penampilan produk atau jasa
Kualitas akan membuat perusahaan, produk atau jasa dipercaya masyarakat luas. Hal ini akan menimbulkan fanatisme konsumen terhadap produk apapun yang ditawarkan oleh perusahaan tersebut.
(7) Mewujudkan kualitas yang dirasakan penting
Persaingan saat ini bukan hanya masalah harga melainkan kualitas produk. Sebagai produsen, dituntut untuk mampu memenuhi kebutuhan dan harapan pelanggan dan mampu menterjemahkan apa yang menjadi kebutuhan dan harapan mereka.
Menurut Gaspersz (1997) peningkatan dan pengendalian kualitas dapat membantu perusahaan meningkatkan keuntungan dengan cara, yaitu : (1) meningkatkan penjualan sehingga berdampak terhadap pendapatan atau (2) mengurangi biaya produksi karena proses produksi memiliki tingkat
kesesuaian yang tinggi terhadap standar sehingga produk yang dihasilkan sesuai dengan yang diinginkan.
Dari pengertian tersebut dapat disimpulkan bahwa kualitas diartikan sebagai segala sesuatu yang dituju pada standar yang telah ditetapkan sehingga memenuhi keinginan dan kepuasan konsumen serta upaya perubahan ke arah perbaikan terus menerus.
B. Quality Function Deployment (QFD) 1. Pengertian QFD
Quality Function Deployment merupakan suatu cara untuk meningkatkan kualitas barang atau jasa dengan memahami kebutuhan konsumen, lalu menghubungkannya dengan ketentuan teknis untuk menghasilkan barang atau jasa di tiap tahap pembuatan barang atau jasa yang dihasilkan.
Menurut Gaspersz (2001), QFD didefinisikan sebagai suatu proses atau mekanisme terstruktur untuk menentukan kebutuhan pelanggan dan menterjemahkan kebutuhan-kebutuhan itu kedalam kebutuhan teknis yang relevan, dimana masing-masing area fungsional dan level organisasi dapat mengerti dan bertindak. QFD mencakup juga monitor dan pengendalian yang tepat dari proses operasional menuju sasaran.
2. Tahapan QFD
Tahapan penggunaan QFD menurut Subagyo (2000) adalah :
a. Mengidentifikasi kemauan pelanggan. Dalam hal ini, pelanggan atau konsumen ditanya mengenai sifat yang diinginkan dari suatu produk.
b. Mempelajari ketentuan teknis dalam menghasilkan barang atau jasa.
Hal ini didasarkan data yang tersedia, aktivitas dan sasaran yang digunakan dalam menghasilkan barang atau jasa, dalam rangka menentukan kualitas pemenuhan kebutuhan pelanggan.
c. Hubungan antara keinginan pelanggan dengan ketentuan teknis.
Hubungan ini dapat berpengaruh kuat, sedang atau lemah. Setiap aspek dari konsumen diberi bobot, untuk membedakan pengaruhnya terhadap kualitas produk.
d. Perbandingan kinerja pelayanan. Tahap ini membandingkan kinerja perusahaan dengan pesaing. Nilai yang digunakan untuk kinerja terbaik nilai 5 dan yang terburuk nilai 1.
e. Evaluasi pelanggan untuk membandingkan pendapat pelanggan tentang kualitas produk yang dihasilkan oleh perusahaan dengan produk pesaing. Nilai yang digunakan antara 1 sampai 5, kemudian dibuat rasio antara target degan kualitas setiap kategori.
f. Trade off untuk memberikan penilaian pengaruh antar aktivitas atau sarana yang satu dengan yang lainnya.
3. Keuntungan QFD
Keuntungan utama metode QFD menurut Gaspersz (2001) adalah sebagai berikut :
a. Memperjelas area dimana tim pengembangan produk perlu untuk memenuhi informasi dalam mendefenisikan produk atau jasa yang akan memenuhi kebutuhan konsumen.
b. Mempunyai bentuk yang jelas dan teratur serta kemampuan untuk penelusuran kembali kebutuhan konsumen dari seluruh data atau informasi yang tim produk butuhkan untuk membuat keputusan yang tepat dalam hal defenisi, disain, produksi dan penyediaan produk atau jasa.
c. Menyediakan forum untuk analisis masalah yang timbul dari data yang tersedia mengenai kepuasan konsumen dan kemampuan kompetisi produk atau jasa.
d. Menyimpan perencanaan untuk produk sebagai hasil keputusan bersama.
e. Dapat digunakan untuk mengkomunikasikan rencana terhadap produk untuk mendukung manajemen dari pihak lainnya yang bertanggung jawab terhadap implemantasi dari rencana tersebut.
4. Matrik House of Quality (QFD)
Matrik House of Quality (HOQ) atau rumah mutu/kualitas adalah bentuk yang paling dikenal dari QFD. Matriks ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian horizontal dari matriks berisi informasi yang berhubungan dengan konsumen dan disebut dengan customer table,
bagian vertikal dari matriks berisi informasi teknis sebagai respon bagi input konsumen dan disebut technical table (Gaspersz, 2001).
Menurut Gaspersz (2001) dan Cohen (1995) bentuk umum dari matriks ini terdiri dari enam komponen utama, yaitu :
a. Voice of customer (WHATs) – daftar persyaratan terstruktur yang berasal dari pesyaratan kosumen.
b. Voice of Organization (HOWs) – daftar karakteristik produk terstruktur yang relevan dengan persyaratan konsumen dan terukur.
c. Relationship Matrix – matrik ini menggambarkan persepsi tim QFD mengenai keterkaitan antara technical dan customer requirement.
Skala yang cocok diterapkan dan digambarkan dengan menggunakan simbol berikut :
= melambangkan hubungan kuat = melambangkan hubungan sedang
= melambangkan hubungan lemah
d. Planning matrix (WHYs) menggambarkan persepsi konsumen yang diamati dalam survei pasar, termasuk didalamnya kepentingan relatif dari persyaratan konsumen, perusahaan, kinerja perusahaan dan pesaing dalam memenuhi persyaratan tersebut.
e. Technical Corelation (ROOF) matrix digunakan untuk mengidentifikasikan, dimana technical requirement saling mendukung atau saling mengganggu satu dengan lainnya didalam disain produk.
Matrik ini dapat mengetengahkan kesempatan untuk inovasi.
f. Competitive Analysis (Technical Priorities, benchmarks and targets) digunakan untuk mencatat prioritas yang ada pada matrik technical requirement, mengukur kinerja teknik yang diperoleh oleh produk pesaing dan tingkat kesulitan yang timbul dalam mengembangkan requirement. Output akhir dari matrik ini adalah nilai target untuk setiap technical requirement.
O CH2OH
CH2OH
CH2OH OH
OH OH
OH OH
H
H
H H
H H
O H
H O
Unit Glukosa Unit Fruktosa
2.
Voice of Organization (Design Requirements) 1.
Voice of Customer (Customer Requirements
Prioritized in Descending Order of
Importance)
3.
Relationship Matrix (Impact of Design Requirements on
Customer Requirements)
6.
Competitive Analysis (Benchmarking and Strategic Planning) 4.
Design Targets (Quality Matrix, Competitive Benchmarks, Target Values, Cost, etc)
5.
Corelation Matrix
Gambar 1. House of Quality ( Cox, 1992 dan Cohen, 1995)
C. Gula
Gula merupakan senyawaan yang termasuk dalam kelompok karbohidrat (Jackson, 1995). Gula sering digunakan sebagai bahan makanan, mempunyai rasa manis, larut dalam air dan mudah dicerna dalam tubuh. Selain sebagai bahan makanan, gula juga dipergunakan sebagai bahan pengawet makanan, bahan baku alkohol, pencampur obat-obatan dan mentega.
Gula yang paling sering digunakan atau diperdagangkan adalah sukrosa (saccharose) yang berbentuk kristal putih dan jernih. Struktur dari sukrosa dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 2. Struktur dari Sukrosa
Sumber gula yang digunakan biasanya berasal dari tanaman, salah satunya adalah tebu (Saccharum officinarum). Menurut Santoso (1985) di dalam batang tebu terdapat sukrosa sebanyak 8% – 15% dari berat tebu dan menurut Pyke (1981) tanaman tebu di daerah tropis mengandung 14% – 17%
gula (sukrosa). Jumlah gula dalam batang tergantung pada varietas, umur panen, iklim dan keadaan tanah.
Nira adalah cairan berbuih, keruh dan berwarna kecoklatan hasil perahan dari stasiun gilingan yang kemudian diolah lebih lanjut untuk memperoleh kristal gula. Nira yang diperoleh dari batang tebu umumnya mempunyai pH 5 – 5,6 dan densitasnya 10o – 18o brix pada suhu 70o – 150oF sehingga mudah terserang mikroorganisme. Nira terdiri dari campuran komponen yang komplek. Komposisi nira tebu disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi Nira
BAGIAN – BAGIAN NIRA PADATAN TERLARUT (%) Gula
Glukosa Fruktosa Sukrosa
72.0 – 91.0
2.0 – 4.0
2.0 – 4.0
70.0 – 88.0 Garam
Anorganik Organik
3.0 – 4.5
1.5 – 4.5
1.0 – 3.0
Asam Organik Asam Karbonat Asam Amino
1.5 – 5.5
1.1 – 3.0
0.5 – 2.5
Organik selain Gula Protein Getah
Lilin, Lemak, Fosfat Pati
0.5 – 0.6
0.3 – 0.6
0.05 – 0.15 0.001 – 0.05
Lain-lain 3.0 – 5.0
Sumber : Meade-chen, Cane Sugar Handbook 1. Kriteria Kualitas Gula
Standarisasi kualitas gula bertujuan untuk melindungi konsumen dari penggunaan makanan yang tidak sesuai standar sedangkan manfaatnya bagi produsen adalah dapat membuat sasaran kualitas produknya dengan jelas dan sesuai keinginan konsumen serta meningkatkan daya saing gula nasional sehingga tuntutan konsumen terhadap peningkatan kualitas dan pelayanan terpenuhi.
Kriteria kualitas gula antara satu negara dengan negara lain tidak sama. Hal ini tergantung pada tuntutan konsumen setempat. Biasanya semakin maju negara kriteria kualitas semakin ketat karena berhubungan dengan tingkat kesadaran akan kesehatan (P3GI, 2003).
Pada awalnya kriteria kualitas gula yang berlaku di Indonesia mengacu pada kriteria lama yang dikenal dengan SHS (Superieure Hoofd Suiker) dan pada perkembangannya mengalami modifikasi. Kemudian pada masa Bulog, ada 2 macam kualitas gula yaitu SHS I yang lebih putih dengan nilai remisi di atas 60 dan SHS II yang kurang putih dengan nilai remisi 58 – 60. Kemudian gula SHS I diklasifikasikan lagi menjadi SHS IA, IB, IC dan standar.
Sejak adanya perubahan tata niaga gula tahun 1998 sebagai dampak era perdagangan bebas maka penjualan gula tidak lagi melalui Bulog tetapi langsung dipasarkan sendiri oleh petani atau pabrik. Hal ini menyebabkan kriteria kualitas SHS tidak digunakan lagi dan di pasaran beredar gula impor. Oleh karena itu atas dasar untuk melindungi konsumen dan menjaga kualitas produk gula nasional maka pada tahun 2001 dibuat standar kualitas gula nasional yang lebih komprehensif yaitu Standar Nasional Indonesia (SNI). Ada 3 macam SNI gula yaitu : 1) GKP (Gula Kristal Putih); 2) Gula rafinasi dan 3) GKM (Gula Kristal Mentah).
Kriteria kualitas gula yang digunakan adalah SNI Gula Kristal Putih (GKP). Gula Kristal Putih berdasarkan SNI 01-3140.3-2001 terbagi atas 3 grade atau kelas yaitu GKP 1, GKP 2 dan GKP 3. Spesifikasi persyaratan kualitas Gula Kristal Putih berdasarkan SNI disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Syarat Kualitas Gula Kristal Putih (SNI 01-3140.3-2001)
PERSYARATAN NO. KRITERIA UJI SATUAN
GKP 1 GKP 2 GKP 3
1. Warna
1. Warna kristal % Min 70 Min 65 Min. 60 2. Warna larutan (ICUMSA) IU Maks. 250 Maks. 350 Maks. 450 2. Besar jenis butir mm 0,80 – 1,20 0,80 – 1,20 0,80 – 1,20 3. Susut pengeringan % b/b Maks. 0,10 Maks. 0,15 Maks. 0,20 4. Polarisasi (oZ, 20oC) “Z” Min 99,60 Min 99,50 Min. 99,40 5. Gula pereduksi % b/b Maks. 0,10 Maks. 0,15 Maks. 0,20 6. Abu konduktiviti % b/b Maks. 0,10 Maks. 0,15 Maks. 0,20 7. Bahan asing tidak larut derajat Maks. 5 Maks. 5 Maks. 5 8. Bahan tambahan makanan :
• Belerang dioksida (SO2) mg/kg Maks. 30 Maks. 30 Maks. 30
9. Cemaran Logam :
1. Timbal (Pb) mg/kg Maks. 2,00 Maks. 2,00 Maks. 2,00 2. Tembaga (Cu) mg/kg Maks. 2,00 Maks. 2,00 Maks. 2,00 3. Arsen (As) mg/kg Maks. 1,00 Maks. 1,00 Maks. 1,00
Sumber : P3GI, 2003
2. Proses Pengolahan Gula
Proses pengolahan gula kristal dari tanaman tebu bertujuan untuk mendapatkan kadar sukrosa yang tinggi dengan mutu yang baik sehingga diperoleh gula kristal yang mempunyai nilai komersial yang tinggi dengan biaya yang rendah.
Tahapan-tahapan pembuatan gula dari tebu sampai menjadi gula kristal yang siap dipasarkan sebagai berikut : ekstraksi nira (gilingan), membuang atau menghilangkan zat bukan gula dari nira yang disebut pemurnian (purifikasi), penguapan (evaporasi), kristalisasi (masakan), pemisahan kristal dan molase (putaran), pengeringan dan sortasi.
Diagram alir proses produksi gula kristal putih disajikan pada Lampiran 2.
Bagian dari pabrik gula yang bertugas mengubah nira tebu menjadi gula kristal adalah bagian pabrikasi. Bagian pabrikasi ini terbagi atas lima stasiun yaitu:
a. Stasiun Gilingan
Stasiun gilingan adalah unit yang berfungsi mengekstrak nira dari tebu, memisahkan ampas dari nira agar diperoleh nira mentah sebanyak-banyaknya sehingga diperoleh kandungan gula yang maksimal dengan menekan kehilangan gula yang terbawa bersama ampas. Untuk menyempurnakan ekstraksi nira diperlukan penambahan air imbibisi pada ampas (bagasse) sebelum rol gilingan terakhir sehingga sukrosa yang terkandung dalam ampas kurang dari 2% dan nira yang terekstraksi dari tebu mencapai 96 – 98% gula.
Air yang ditambahkan sebagai air imbibisi umumnya sebanyak 15 – 30% dari berat tebu. Air imbibisi adalah air panas yang berasal dari air jatuhan kondensor dengan suhu 60 – 70OC. Bagan alir proses stasiun gilingan disajikan pada Lampiran 3.
b. Stasiun Pemurnian
Nira yang diperoleh dari hasil pengilingan berupa cairan yang berwarna coklat kehijauan, merupakan suatu larutan yang mengandung gula dan air sebagai komponen utamanya, disamping juga mengandung zat lain penyusun tebu (kotoran). Tujuan dari pemurnian adalah untuk menghilangkan kotoran yang terkandung dalam nira sebanyak-banyaknya dan menekan kehilangan atau
kerusakan sekecil-kecilnya. Bagan alir proses pada stasiun pemurnian disajikan pada Lampiran 4.
Tahap-tahap perlakuan terhadap nira kotor dalam pemurnian nira adalah:
1) Penyaringan
Penyaringan bertujuan untuk memisahkan partikel-partikel padat dari nira. Untuk menyaring nira dari penggilingan digunakan saringan datar (flat screen). Jumlah kotoran yang tersaring tergantung hasil penggilingan dan jenis tebu yang umumnya berkisar antara 1 – 10 mg/liter nira. Kotoran sebagai hasil pengendapan dengan bahan kimia disaring dengan filter press.
Bahan yang disaring ialah serat halus, tanah liat, pasir yang tersuspensi dan bahan bukan gula yang mengandung nitrogen.
2) Pemanasan
Pemanasan nira bertujuan untuk menggumpalkan zat-zat bukan gula sehingga dapat dibuang dari nira dengan cara penyaringan atau sentrifuse. Suhu pemanasan berkisar 75 – 100OC selama beberapa menit. Bila terlalu lama akan terjadi hidrolisa sukrosa menjadi gula invert sehingga kadar sukrosa menurun. Bahan bukan gula yang menggumpal akibat pemanasan terdiri dari bahan nitrogen bukan gula, sedikit Iipida, sesquioksida dan asam silika.
3) Klarifikasi atau penambahan zat kimia
Tujuannya untuk memurnikan nira, mencegah terjadi inversi, menghilangkan koloid dan bukan gula serta menghasilkan nira jernih. Untuk mendapatkan sukrosa yang murni pada prinsipnya dikenal tiga cara yang digunakan yaitu:
a) Cara Defekasi
Menurut Lyle (1957), Jenkins (1966), Rosidah (1995) dan Soejardi (2006) pemurnian dilakukan dengan menambahkan kapur tohor yang diperoleh dengan cara mencampurkan kapur tohor dengan air panas sehingga terbentuk susu kapur. CaO + H2O Ca (OH)2 ...(1)
Penambahan susu kapur yang bersifat basa sebanyak 5 – 10 ltr ke dalam nira mentah akan meningkatkan pH mencapai
7.3 – 7.8 sehingga semua zat bukan gula yang bersifat asam yang terdapat dalam nira akan dinetralkan dan membentuk garam.
Cara pemberian kapur pada proses defekasi terdiri dari :
¾ Cold Liming
Nira mentah disaring kemudian dimasukkan ke tangki pengapuran dan ditambah susu kapur 15O Be sampai mencapai pH 7.2 – 8.6 selanjutnya dipanaskan sampai suhu 100 – 102OC dalam tangki pemanas dan diendapkan dalam tangki pengendap (1 – 1.5 jam)
¾ Hot Liming
Nira mentah disaring kemudian dimasukkan ke juice heater dan dipanaskan hingga mencapai suhu 100 – 200OC selanjutnya dimasukkan ke tangki pengapuran dan ditambah susu kapur 15O Be sampai mencapai pH 7.2 – 8.6. Jumlah kapur yang digunakan pada hot liming lebih sedikit jika dibandingkan pada cold liming tetapi jumlah endapan yang dihasilkan akan lebih banyak.
¾ Fraktional Liming
Nira mentah ditambah susu kapur sampai mencapai pH 6 – 6.4 untuk mencegah terjadi inversi, kemudian dipanaskan hingga mencapai suhu 100 – 200OC dan ditambah susu kapur hingga mencapai pH 7.6 – 7.8 dan akhirnya diendapkan.
¾ Fraktional Liming dan Double Heating
Nira mentah ditambah susu kapur mencapai pH 6 – 6.4 kemudian dipanaskan hingga mencapai suhu 93OC dan ditambah susu kapur hingga mencapai pH 7.6 – 7.8.
Kemudian dipanaskan lagi hingga mencapai suhu 100 – 102OC dan akhirnya diendapkan.
¾ Heat Lime Heat Methods
Nira mentah dipanaskan sampai mendidih kemudian ditambah susu kapur, selanjutnya diendapkan dan disaring, Kemudian didihkan lagi lalu disaring.
b) Cara Sulfitasi
Pada proses ini dilakukan penambahan susu kapur dalam jumlah yang besar sekaligus gas SO2 ke dalam nira sehingga membentuk endapan yang tidak larut. Penambahan gas SO2
dilakukan untuk menetralkan pH akibat kelebihan susu kapur.
Gula yang dihasilkan adalah gula yang putih. Reaksi kimia yang terjadi secara umum sebagai berikut :
SO2 + H2O (dalam nira) H2SO3 ...(2)
H2SO3 H+ + HSO3-...(3)
Ca2+ + 2HSO3- Ca(HSO3)2...(4)
Ca(HSO3)2 adalah Ca Sulfit primer, pH 4.5
HSO3- H+ + SO3-...(5)
Ca2+ + SO3-
CaSO3 ...(6)
CaSO3 adalah Ca Sulfit sekunder, pH 7.2
Suhu terbaik untuk proses sulfitasi adalah 65 – 85OC, karena jika lebih dari 90OC kelarutan CaSO3 meningkat sehingga pH akan mengalami penurunan dan apabila mencapai kondisi asam maka gula akan berubah menjadi gula invert.
Jenis-jenis proses sulfitasi :
¾ Sulfitasi dengan sistem alkalis/basa
• Penambahan susu kapur dan gas SO2 diberikan bersamaan.
• Pada waktu akhir diperbanyak susu kapur sampai pH 9.5 –10.
• Pemberian gas SO2 diteruskan sampai reaksi akhir mempunyai pH 7.4.
¾ Sulfitasi dengan sistem netral
Pada waktu akhir, pemberian susu kapur hingga mencapai pH 8.5.
¾ Sulfitasi dengan sistem asam
• Nira mentah ditambah SO2 sampai mencapai pH 4 kemudian ditambah susu kapur, sedangkan SO2 tetap mengalir.
• Sistem ini dipakai untuk nira mentah yang banyak mengandung besi alumina dan sedikit fosfat.
c) Cara Karbonatasi
Menurut Lyle (1957), Pancoast dan Junk (1980) proses ini dilakukan dengan pemberian susu kapur dan gas CO2. Pemberian CO2 atau asam H2CO3 digunakan untuk menetralkan susu kapur yang berlebih dan gula yang dihasilkan ialah gula putih. Secara umum proses kimia yang terjadi yaitu :
CO2 + H2O (dalam nira) H2CO3 ...(7)
H2CO3 H+ + HCO3-...(8)
Ca2+ + 2HCO3- Ca(HCO3)2 ...(9)
HCO3- H+ + CO3- ...(10)
Ca2+ + CO3 CaCO3 ...(11)
Dalam proses karbonatasi ini penyaringan bisa langsung dilakukan tanpa diendapkan terlebih dahulu. Proses-proses karbonatasi :
¾ Single Carbonatasi
Nira pada tangki karbonatasi ditambah susu kapur dan gas CO2 sampai terbentuk endapan kemudian diendapkan dan disaring (pada suhu 55OC, berhenti pada pH 8.3 – 8.6).
¾ Double Carbonatasi
Nira mengalami 2 kali pemberian CO2 sehingga diperlukan 2 kali penyaringan. Nira dipanaskan sampai dengan suhu 50 – 55OC dan ditambah susu kapur 100 – 120 ltr/1000 nira kemudian ditambah CO2 sehingga reaksi dalam tangki karbonatasi berjalan pada pH 9.5 tetapi akhir reaksi dihentikan pada pH 10.5. Nira yang masih kotor disaring sehingga menghasilkan filtrat I dan blotong I. Blotong I dibuang dan filtrat I dimasukkan ke bak karbonatasi II. Tujuan utama karbonatasi II adalah mengendap sisa kapur yang masih dapat diendapkan (CaCO3) dengan cara mengalirkan gas CO2. Penambahan gas CO2 dilakukan sampai pH 8.2 – 8.7, nira dipompakan melalui alat pemanas dengan suhu 70OC ke filtrasi. Kemudian dikerjakan penyaringan
kedua yang menghasilkan filtrat II dan blotong II. Untuk mencegah kerusakan filtrat II maka pHnya diturunkan sampai netral atau kurang lebih 6.8 dengan mengalirkan gas SO2. Karbonatasi dilakukan pada suhu 55OC agar penghilangan bukan gula optimum, kerusakan gula yang rendah, senyawa komplek dari sukrosa-kalsium-karbonat- CaO tidak terbentuk serta dapat mengurangi terbentuknya busa.
¾ Middle Carbonatasi
Dilakukan pada nira setengah kental. Nira mentah (brix 15) dipanaskan sampai suhu 100 – 102OC dan kemudian ditambah susu kapur sampai pH 7.0 – 7.2. Nira dikentalkan ke evaporator sampai brix 30 – 40 dan suhu akhir 55OC. Setelah itu dimasukkan ke tangki karbonatasi I dan ditambahkan susu kapur dan gas CO2 sampai pH 9.8 – 10.3. Nira lalu disaring dan nira jernih dimasukkan ke karbonatasi II untuk menghilangkan sisa CaO yang dirubah menjadi CaCO3 sampai pH 8.2 – 8.5. Nira dipanaskan sampai suhu 75 – 80OC kemudian disaring.
Dari ketiga cara diatas masing-masing mempunyai keuntungan dan kerugian, yang disajikan pada Tabel 4.
Tabel 4. Keuntungan dan kerugian dari 3 Metode Pemurnian
PROSES KEUNTUNGAN KERUGIAN
Defekasi • Biaya produksi murah
• Kehilangan gula akibat reaksi kimia kecil (1,3%pol)
• Korosi peralatan praktis nol
• Proses pabrikasi cepat dan mudah
• Hasil gula kurang putih (berwarna kekuningan)
• Pemasaran terbatas
Sulfitasi • Biaya produksi masih lebih murah dibandingkan karbonatasi
• Gula kristal yang dihasilkan termasuk SHS I berwarna putih
• Penanganan proses lebih sederhana dibandingkan karbonatasi
• Banyak membuang bahan bukan gula (anorganik dan koloid)
• Korosi peralatan banyak ditemui
• Kehilangan gula akibat reaksi kimia lebih besar dari defekasi (1,5% pol) nira mentah
• SO2 dalam gula cukup tinggi, tidak disukai untuk industri gula Karbonatasi • Gula kristal yang dihasilkan SHS I
mutu tinggi
• Korosi peralatan praktis tidak ada
• Kehilangan gula akibat reaksi kimia rendah (1,4% pol) NM
• Kemurnian gula tinggi sehingga cocok untuk industri
• Biaya produksi tinggi (peralatan)
• Pelaksanaan proses ekstra teliti
• Tenaga kerja lebih banyak
c. Stasiun Penguapan
Proses penguapan bertujuan untuk : (1) mengubah nira jernih menjadi nira kental atau menguapkan air yang terkandung didalam nira sehingga tercapai konsentrasi mendekati jenuh atau hingga mencapai batas kekentalan 30 - 32°Be dan Brix 60 – 64 sebelum diproses di dalam vacuum pan untuk dikristalkan; (2) memudahkan proses pengkristalan pada stasiun kristalisasi. Bagan alir proses pada stasiun penguapan disajikan pada Lampiran 5.
Untuk menguapkan air yang masih terdapat dalam nira encer tersebut maka perlu diperhatikan hal-hal berikut:
a. Kecepatan penguapan tinggi (waktunya pendek).
b. Tidak terjadi kerusakan gula (karamelisasi).
c. Tidak akan menimbulkan kerusakan baru dalam pengerjaan selanjutnya.
Menurut Baikow (1982) proses penguapan dilakukan dalam satu rangkaian beberapa evaporator dan disebut “penguapan bertahap”.
Nira jernih diproses dari evaporator satu ke evaporator berikutnya karena peningkatan bertahap pada vacuum evaporator. Evaporator terakhir dari penguapan bertahap tersebut memiliki vacuum maximum yaitu 0.86 – 0.93 kgcm-2. Uap pemanas dihasilkan di dalam setiap evaporator untuk memanaskan nira dan untuk menguapkan air di dalam evaporator berikutnya. Penguapan bertahap yang terdiri dari 3 evaporator disebut triple effect, empat evaporator disebut quadruple effect dan lima badan evaporator disebut quintuple effect.
Proses-proses yang terjadi dalam quadruple effect sebagai berikut :
¾ Non Vacuum
• Proses di Evaporator I
Nira encer yang telah dipanaskan hingga suhu 105OC pada tahap sebelumnya, dimasukkan ke dalam evaporator I untuk menguapkan sebagian besar kandungan airnya. Proses penguapan di evaporator I akan menghasilkan uap nira I (UNI I) dan nira I. Uap pemanas dengan temperatur 120OC yang semula masuk dalam bentuk uap (steam) akan keluar dalam bentuk cairan berupa kondensat dengan suhu yang sama.
Kondensat yang dihasilkan akan ditampung untuk digunakan
lagi sebagai air umpan boiler. Nira yang dihasilkan dari evaporator I memiliki brix = 15 dan belum cukup kental sehingga harus diuapkan kembali pada evaporator II sedangkan uap nira I yang dihasilkan digunakan sebagai uap pemanas pada evaporator II.
• Proses di Evaporator II
Nira dari evaporator I mengalir ke evaporator II karena adanya perbedaan tekanan. Pada evaporator II ini dihasilkan uap nira II (UNI II) dan nira II. Nira II memiliki brix 21 dan masih perlu dipekatkan lagi di evaporator III sedangkan UNI II akan digunakan sebagai uap pemanas pada proses penguapan di evaporator III.
¾ Vacuum
• Proses di Evaporator III
Nira II dengan brix 21 dipekatkan lagi di evaporator III dan uap pemanas yang digunakan adalah UNI II hingga mencapai nilai brix 35. Dari evaporator III akan dihasilkan nira III dan uap nira III (UNI III). Nira ini akan dipekatkan kembali pada badan penguap IV.
Evaporator III memakai tekanan vacuum sehingga kondensatnya tidak dapat digunakan sebagai air umpan boiler karena mengandung zat gula. Air umpan boiler tidak boleh mengandung zat gula karena dapat mengakibatkan kerak pada pipa-pipa boiler dan hal ini akan sangat berbahaya.
• Proses di Evaporator IV
Nira III (brix 35) dipekatkan lagi di evaporator IV. Penguapan dilakukan dengan proses vacuum dengan tujuan diperoleh nira kental dengan kandungan air sekecil mungkin. Uap pemanas yang digunakan adalah UNI III. Dari evaporator IV akan dihasilkan nira dengan brix 60 dan suhu 61.5OC. UNI IV akan diembunkan menggunakan kondensor sehingga akan keluar sebagai air jatuhan. Nira kental yang keluar dari evaporator IV akan dialirkan ke sulfitor II untuk mengalami pemucatan (bleaching).
d. Stasiun Masakan (Kristalisasi)
Menurut Hugot (1986) proses kristalisasi merupakan proses untuk mendapatkan bahan murni dalam bentuk padat (kristal) yang sesuai dengan ukuran yang diinginkan (0.9 – 1 mm), teratur dan tingkat kejenuhan yang merata.
Menurut Soejardi (2006) kandungan air di dalam nira kental sengaja diatur mendekati jenuh agar proses kristalisasi dapat diatur saat mulai terbentuknya kristal. Terbentuknya kristal terjadi pada kondisi di atas jenuh (1.20). Tingkat kejenuhan gula tergantung pada :
• Suhu.
Semakin tinggi suhu larutan maka semakin tinggi tingkat kejenuhannya sehingga semakin banyak gula yang dapat dilarutkan.
• Kandungan bahan bukan gula.
Bahan bukan gula dapat menurunkan tingkat kejenuhan larutan gula maka makin banyak bahan ini akan memperendah tingkat kejenuhan gula dibandingkan larutan murni.
Ukuran atau tingkat kejenuhan biasanya dinyatakan dengan Koefisien Kejenuhan (KK), yang dihitung dengan rumus :
Tingkat kejenuhan larutan berdasarkan nilai KK terbagi atas : C t suhu R kemurnian dengan
jenuh laru
air Sukrosa
C t suhu R kemurnian dengan
laru air Sukrosa
KK o
o
, tan
%
, tan
= %
• Larutan dengan KK < 1.00 menunjukkan bahwa larutan encer (belum jenuh). Pada daerah ini masih dapat melarutkan kristal- kristal gula.
• Larutan dengan KK = 1.00 menunjukkan bahwa larutan tepat jenuh. Pada daerah ini terjadi keseimbangan antara jumlah sukrosa yang mengkristal dengan jumlah sukrosa yang larut sehingga tidak akan terjadi pelarutan kristal sukrosa.
• Larutan dengan KK > 1.00 menunjukkan bahwa larutan tersebut di atas jenuh. Daerah ini meliputi :
¾ Daerah metastabil, merupakan daerah lewat jenuh yang paling dekat dengan daerah tetap jenuh. Pada daerah ini molekul-molekul sukrosa hanya dapat menempelkan diri pada kristal yang telah ada sehingga ukuran kristal semakin
besar tetapi tidak mampu membentuk kristal baru.
¾ Daerah intermediate (pertengahan), merupakan daerah dimana molekul sukrosa dapat membentuk inti kristal baru apabila dalam larutan telah terdapat inti kristal.
¾ Daerah labil/goyah, merupakan daerah dimana molekul sukrosa dapat membentuk inti kristal sendiri tanpa adanya penambahan inti kristal.
Cara kerja stasiun masakan hampir sama dengan stasiun penguapan yaitu menggunakan sistem vacuum agar mempercepat pencapaian suhu yang diinginkan (tidak terlalu tinggi) tetapi mampu untuk menguapkan sisa air dalam nira kental hingga mencapai tingkat kejenuhan tertentu. Jika digunakan suhu terlalu tinggi maka akan menyebabkan nira kental menjadi rusak (karamelisasi). Bagan alir proses pada stasiun masakan atau kristalisasi disajikan pada Lampiran 6. Proses pengkristalan dilakukan dengan tahap-tahap sebagai berikut:
• Menarik Hampa
Awal proses kristalisasi dimulai dengan membuat kondisi hampa pada pan masakan dengan cara menutup semua katup yang berhubungan dengan udara luar kemudian dibuka katup pancingan yang menghubungkan pan masakan dengan pompa vacuum sehingga pan masakan menjadi hampa. Jika kondisi hampa tercapai (60 cmHg) maka katup induk yang menghubungkan pan masakan dengan pompa vacuum dibuka penuh diikuti dengan dibukanya katup uap pemanas untuk pemanasan tangki.
• Menarik Larutan
Larutan sukrosa yang akan digunakan sebagai bahan dasar pembuat kristal disimpan dalam peti-peti larutan yaitu peti nira kental, peti stroop, peti klare. Larutan dalam peti dipanasi kemudian diencerkan. Pemanasan bertujuan agar larutan memiliki suhu yang sama dengan pan masakan dan pengenceran bertujuan untuk menurunkan kejenuhan larutan sehingga kristal- kristal palsu yang terbentuk dapat berubah. Penarikan larutan dilakukan dengan membuka katup larutan sampai sejumlah
tertentu. Kejenuhan larutan yang ditarik untuk digunakan sebagai inti kristal berkisar pada daerah metastabil.
• Membuat Inti Kristal
Beberapa cara untuk membuat inti kristal antara lain :
¾ Pembibitan cara spontan yaitu dengan cara memekatkan larutan gula hingga sampai pada daerah stabil sehingga terbentuk inti-inti kristal secara serentak.
¾ Pembibitan kejutan yaitu dengan cara membawa larutan ke daerah pertengahan kemudian inti kristal dimasukkan sehingga dalam larutan akan terbentuk kristal.
¾ Pembibitan dengan inti penuh yaitu dengan memekatkan larutan gula sampai ke daerah metastabil kemudian bubuk gula yang berupa fondan atau gula D2 dimasukkan, kristal palsu dibersihkan dan selanjutnya diuapkan pada daerah metastabil
• Membesarkan Kristal
Jika daerah yang digunakan pada pembuatan inti kristal adalah daerah metastabil maka inti kristal dapat dibesarkan dengan menempelkan molekul-molekul sukrosa yang terdapat dalam larutan. Usaha ini dilakukan dengan tetap menjaga kejenuhan larutan dalam daerah pembesaran kristal. Hal ini biasanya dilakukan dengan menggantikan sukrosa yang telah mengkristal dengan yang baru (menambahkan larutan baru). Penarikan larutan untuk pembesaran kristal akan dihentikan jika besarnya kristal sudah mencapai standar. Hal penting dilakukan adalah mengawasi terjadinya kenaikan kejenuhan karena penguapan.
• Memasak Tua
Memasak tua adalah melanjutkan penguapan dalam pan tanpa menambah larutan baru. Pada langkah ini diusahakan agar kepekatan seoptimum mungkin dan air yang tertinggal sedikit serta sukrosa yang terlarut rendah.
• Menurunkan Masakan dan Pendinginan
Masakan yang telah tua memiliki diameter 0.9 – 1.1 mm akan diturunkan ke palung pendingin yang terdapat di bawah pan masakan.
e. Stasiun Putaran
Tujuan dari stasiun putaran untuk memisahkan kristal gula dari molasse melalui gaya sentrifugal. Bagan alir proses pada stasiun putaran disajikan pada Lampiran 6.
f. Stasiun Penyelesaian.
Bagan alir proses pada stasiun penyelesaian disajikan pada Lampiran 7. Stasiun penyelesaian merupakan tahapan akhir untuk mendapatkan kristal gula, yang terdiri dari :
1) Tahap Pengeringan
Gula yang keluar dari stasiun putaran masih agak basah, lengket dan menggumpal dengan suhu sekitar 70oC dan kadar air antara 0,5 - 1,5 %. Untuk menguapkan air yang masih terikut dalam kristal gula dilakukan pemanasan dengan menggunakan udara panas bersuhu 80 – 100oC dan tekanan 3 kg/cm2. Kemudian gula didinginkan kembali dengan udara dingin hingga suhu gula yang dihasilkan sekitar 37 – 40oC dan kandungan air maksimal 0,1 %.
2) Tahap Penyaringan
KristaI gula hasil pengeringan tidak mempunyai ukuran yang seragam sehingga diperlukan penyaringan. Penyaringan ini bertujuan untuk memisahkan gula produk dari gula kasar dan gula halus. Saringan gula yang digunakan yaitu Vibrating Screen (saringan getar) yang terdiri dari tiga tingkat susunan saringan.
Gula yang tidak lolos dari saringan pertama merupakan kristal kasar yang melampaui ukuran kristal standar sedangkan yang lolos dari saringan pertama akan tersaring pada saringan kedua merupakan gula kualitas utama (gula produk). Gula yang lolos dari saringan kedua dan saringan ketiga adalah gula halus, dicampur dengan gula kasar lalu dilebur untuk dijadikan bahan masakan.
3) Tahap Pengemasan
Gula produk yang dihasilkan dikemas dalam karung yang dilapisi dengan plastic (inner bag) dengan berat @ 50 kg. Setelah ditimbang kemudian dikemas dan siap dibawa ke gudang.
4) Tahap Penyimpanan.
Produk gula yang telah dikemas sebelum dipasarkan, disimpan daIam gudang produk. Sebagai tempat penyimpanan gula, gudang harus memenuhi syarat antara lain ventilasi cukup, atap tidak bocor, lantai kering dan bebas hama. Kondisi penyimpanan dengan kelembaban udara yang tinggi dapat menjadi media yang baik bagi pertumbuhan mikroorganisme.
D. Jaringan Syaraf Tiruan
1. Perkembangan Jaringan Syaraf
Semakin berkembangnya teknologi komputer menyebabkan pemanfaatan teknologi jaringan syaraf untuk mempermudah manusia dalam memecahkan masalah tertentu semakin banyak diterapkan. Tetapi banyak masalah yang kelihatan mudah bagi manusia cukup sulit dilakukan oleh komputer, misalnya dalam pengenalan suatu tanda tangan yang telah dikenal sebelumnya. Kemudahan yang dirasakan oleh manusia tersebut disebabkan otak manusia memproses informasi yang didapat dengan menggunakan elemen-elemen yang saling terkoneksi dalam suatu jaringan yang disebut neuron. Sebaliknya jika masalah- masalah tersebut dipecahkan komputer, maka menimbulkan berbagai kesulitan (Marimin, 2002).
Didasarkan pada kemudahan otak manusia melakukan hal-hal tersebut, para ahli merancang suatu jaringan yang memiliki konsep menyerupai jaringan otak manusia dengan neuron-neuron dan hubungan- hubungannya. Jaringan tersebut dapat dilatih sehingga dapat berpikir dan mengambil keputusan seperti yang dilakukan oleh otak manusia.
Jaringan tersebut disebut jaringan syaraf tiruan (JST).
2. Jaringan Syaraf Biologi
Menurut Fausett (1994), Setiawan (2003) dan Siang (2005) jaringan syaraf manusia terdiri atas sel-sel yang disebut neuron. Ada tiga komponen utama neuron yang fungsinya dapat dianalogikan dengan yang terjadi pada jaringan syaraf tiruan yaitu dendrit, soma dan akson.
Dendrit akan menerima sinyal-sinyal dari neuron lain. Sinyal tersebut merupakan impuls listrik yang dikirimkan melalui synaptic gap melalui
proses kimia. Sinyal tersebut dimodifikasi (diperkuat atau diperlemah) di synaptic gap. Kemudian soma atau badan sel akan menjumlahkan sinyal-sinyal input yang masuk. Jika ada input yang masuk maka sel akan aktif dan mengirimkan sinyal ke sel lain melalui akson dan synaptic gap. Untuk lebih jelasnya, susunan neuron biologis ini dapat dilihat pada Gambar 3 berikut.
Gambar 3. Susunan Neuron Biologis
Menurut Medsker dan Liebowitz dalam Septiani (2005) perbedaan terminologis antara jaringan syaraf biologis dan tiruan disajikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Perbedaan Jaringan Syaraf Biologis dengan JST
JARINGAN SYARAF BIOLOGIS JARINGAN SYARAF TIRUAN
Soma Node atau neuron
Dendrit Input
Axon Output
Synapse Weight ataubobot Kecepatan rendah Kecepatan tinggi
Neuron banyak (109) Neuron beberapa (± 100) Sumber : Septiani (2005)
3. Struktur Dasar Jaringan Syaraf Tiruan
Menurut Marimin (2002), Setiawan (2003), Setiyawan (2003) dan Hermawan (2006) JST merupakan suatu sistem pemrosesan atau pengolah informasi dengan kemampuan belajar, mengingat dan menyelesaikan masalah berdasarkan proses belajar yang diberikan dan mengambil keputusan dengan menirukan cara kerja otak manusia (pakar atau ahli). JST mampu mengenali kegiatan dengan berbasis pada data masa lalu. Data masa lalu akan dipelajari oleh JST sehingga mempunyai kemampuan untuk memberikan keputusan terhadap data yang belum pernah dipelajari. Sistem ini memiliki karakteristik-karakteristik yang
menyerupai jaringan syaraf biologi yang berupa hubungan antar neuron (arsitektur), metode penentuan bobot pada saluran penghubung (training/learning algorithm) dan fungsi aktivasi yang digunakan.
Menurut Siang (2005) dan Fausett (1994) JST dibentuk sebagai generalisasi model matematika dari jaringan syaraf biologi dengan asumsi bahwa :
• Pemrosesan atau pengolahan informasi terjadi pada banyak elemen/unsur sederhana (neuron).
• Sinyal dikirimkan diantara neuron-neuron melalui rantai koneksi/penghubung.
• Penghubung antar neuron memiliki bobot yang akan memperkuat atau memperlemah sinyal. Bobot ini mempresentasikan informasi yang digunakan jaringan untuk memecahkan masalah.
• Untuk menentukan output, setiap neuron menggunakan fungsi aktivasi (biasanya non-linier) yang dikenakan pada jumlahan input yang diterima. Besarnya output ini selanjutnya dibandingkan dengan suatu batas ambang.
Gambar 4. Gambaran JST
Pada Gambar 4, secara visual JST digambarkan terdiri dari tiga neuron pada layer input dan satu neuron pada layer output. Neuron Y menerima input dari neuron-neuron X1, X2, X3. Nilai aktivasi (sinyal output) neuron-neuron tersebut adalah x1, x2, x3. Bobot saluran penghubung dari X1, X2, X3 ke neuron Y adalah w1, w2, w3. Input jaringan, y_in ke neuron Y adalah jumlah dari bobot sinyal x dari neuron-neuron X1, X2, X3.
Y_in = w1x1 + w2x2 + w3x3
Neuron-neuron dalam JST disusun dalam suatu layer yang membentuk suatu arsitektur JST. Umumnya layers tersebut terdiri dari layer input, hidden layer dan layer output.
Secara garis besar ada 2 jenis arsitektur JST yaitu jaringan feedforward dan feedback. Jaringan feedforward adalah jaringan yang arah sinyalnya dalam arah maju saja dimana suatu layer tidak memiliki hubungan dengan layer sebelumnya. Pada jaringan feedback arah sinyalnya adalah maju dan mundur yang berasal dari hubungan umpan balik dan arsitektur jaringannya bersifat dinamis.
Jaringan syaraf tiruan memiliki 2 macam metode penentuan bobot, yaitu :
a. Supervised training merupakan suatu metode penentuan bobot yang menggunakan sepasang kumpulan vektor yaitu vektor pelatihan dan vektor target. Penentuan bobot didasarkan pada perbandingan antara vektor pelatihan dan target sampai output JST sesuai dengan targetnya.
b. Unsupervised training merupakan self-organizing JST, artinya menggunakan vektor pelatihan tanpa vektor target. JST memodifikasi bobot sehingga vektor-vektor input yang serupa diklasifikasikan ke suatu unit output yang sama (cluster) dan konsisten. Jadi, penerapan salah satu vektor pelatihan atau suatu vektor yang serupa akan menghasilkan pola output yang sama.
Fungsi aktivasi merupakan karakteristik ketiga JST. Aktivasi suatu neuron pada layer yang sama akan memiliki fungsi aktivasi yang sama.
Fungsi ini mentransformasikan total input JST pada suatu neuron untuk menghasilkan sinyal keluaran (outgoing activity).
Menurut Kosko dalam Kristanto (2004) JST diklasifikasikan dalam 2 definisi, yaitu :
• Bagaimana JST menyimpan pengetahuan (encode).
Berdasarkan encode, dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :
¾ Supervised atau dibimbing.
¾ Unsupervised atau tidak dibimbing.
• Bagaimana JST menanggapi dan memproses data yang masuk (decode).
Berdasarkan decode, dibedakan menjadi :
¾ Feedforward atau lurus.
¾ Feedback atau umpan balik.
4. Metode Pembelajaran JST
JST dapat memodifikasikan dirinya sendiri dari hasil pengalaman yang diperolehnya untuk menghasilkan pola tingkah laku yang lebih tepat.
Kemampuan belajar ini direpresentasikan dalam mekanisme pembelajaran JST yang merupakan suatu metode perubahan bobot pada saluran penghubung sehingga dihasilkan output JST yang sesuai (Kusumadewi, 2004).
Dalam perkembangannya ada berbagai macam mekanisme pembelajaran JST, tetapi dalam penelitian ini hanya akan dibahas metode Backpropagation dan Learning Vector Quantization (LVQ).
a) Backpropagation (BP)
Backpropagation merupakan metode pendekatan nilai hasil output JST terhadap nilai pembanding (teacher pattern) yang diberikan dari luar sistem. Arsitektur JST backpropagation terdiri dari satu layer input, satu atau lebih hidden layer dan satu layer output dan metode penentuan bobot menggunakan supervised training. JST backpropagation tidak memiliki hubungan umpan balik (feed back), artinya suatu layer tidak memiliki hubungan dengan layer sebelumnya dan hanya bersifat umpan maju (feed forward). Namun error yang dihasilkan diumpankan kembali ke layer sebelumnya selama pelatihan kemudian dilakukan penyesuaian bobot.
Menurut Kusumadewi (2004) fungsi kinerja yang sering digunakan untuk backpropagation adalah means square error (MSE).
Fungsi ini akan menghasilkan MSE.
Fungsi sigmoid biner direpresentasikan secara matematik sebagai berikut :
f(x) = 1/(1 + exp(-x)) Yang memiliki turunan :
f’(x) = f(x)[1 – f(x)]
Sedangkan fungsi sigmoid bipolar direpresentasikan secara matematik :
F(x) = (2/(1 + exp(-x))) – 1 Yang memiliki turunan :
[ ][ ]
2
) ( 1 ) ( ) 1
'( f x f x
x
f + −
=
b) Learning Vector Quantization (LVQ)
Menurut Jang, et al. (1997) LVQ merupakan metode klasifikasi data adaptif berdasarkan pada data pelatihan dengan informasi kelas yang diinginkan. Walaupun merupakan suatu metoda pelatihan supervised tetapi LVQ menggunakan teknik data clustering unsupervised untuk pra proses set data dan penentuan cluster centernya. Arsitektur jaringan LVQ hampir menyerupai suatu jaringan pelatihan kompetitif kecuali pada masing-masing unit outputnya yang dihubungkan dengan suatu kelas tertentu.
Kusumadewi dan Hartai (2006) menyatakan LVQ merupakan metoda untuk melakukan pelatihan terhadap lapisan-lapisan kompetitif supervised. Lapisan kompetitif akan belajar secara otomatis untuk melakukan klasifikasi terhadap vektor input yang diberikan. Apabila beberapa vektor input memiliki jarak yang sangat berdekatan, maka vektor-vektor input tersebut akan dikelompokkan dalam kelas yang sama.
E. Pengendalian Proses Statistika
Menurut Russel dan Taylor (1998), pengendalian kualitas dapat dilakukan dengan menggunakan Statistical Process Control (SPC) yang dilandasi tujuh alat statistika utama yaitu :
1. Diagram Sebab Akibat (Fishbone Diagram)
Alat statistika ini digunakan untuk menganalisis suatu proses atau situasi dan menemukan kemungkinan penyebab suatu persoalan atau masalah yang terjadi (Marimin, 2004). Diagram ini juga digunakan untuk memperlihatkan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kualitas produksi dan membantu membangkitkan solusi suatu masalah serta mencarikan fakta lebih lanjut (Ishikawa, 1988). Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas tersebut dapat diklasifikasikan dalam beberapa penyebab utama yaitu metoda kerja, bahan baku, pengukuran manusia dan lingkungan.
2. Lembar Pemeriksaan (Check Sheet)
Lembar pemeriksaan merupakan suatu formulir yang digunakan untuk memudahkan proses pengumpulan data bagi tujuan-tujuan tertentu dan
mentabulasikan banyaknya kejadian dari suatu masalah/penyebab tertentu. Tujuan dari lembar pemeriksaan adalah untuk meyakinkan bahwa data dikumpulkan secara hati-hati dan akurat untuk kendali proses dan penyelesaian masalah.
3. Diagram Pareto
Diagram Pareto merupakan grafik yang menunjukkan terjadinya masalah berdasarkan urutan banyaknya kejadian, selain itu juga digunakan untuk :
Melihat masalah yang dominan dan untuk mengetahui prioritas penyelesaian masalah.
Menyatakan perbandingan masing-masing persoalan terhadap keseluruhan.
Menunjukkan tingkat perbaikan setelah tindakan perbaikan pada daerah yang terbatas.
Menunjukkan perbandingan masing-masing persoalan sebelum dan setelah perbaikan.
4. Diagram Skater
Diagram skater merupakan suatu alat interpretasi data yang digunakan untuk menguji kekuatan hubungan antara dua variabel dan sekaligus menentukan jenis hubungan dari dua variabel tersebut. Diagram ini berguna untuk menunjukkan hubungan antara titik-titik yang dipetakan dan menggambarkan hubungan antara dua variabel. Diagram ini juga membantu memeriksa korelasi dari penyebab yang kontinyu terhadap suatu karakteristik kualitas.
5. Histogram
Histogram merupakan alat statistika yang mampu menggambarkan penyebaran (standar deviasi) suatu parameter proses atau dapat mengkomunisasikan informasi tentang variasi yang terjadi dalam proses dan membantu menajemen dalam membuat keputusan-keputusan dengan memusatkan perhatian pada upaya perbaikan.
Histogram berguna untuk menentukan masalah dengan memeriksa bentuk dispersi, nilai rata-rata dan sifat dispersi.
6. Stratifikasi
Stratifikasi merupakan teknik pengelompokan data/masalah ke dalam kategori tertentu menjadi unsur-unsur tunggal agar dapat
menggambarkan permasalahan secara jelas sehingga kesimpulan dapat lebih mudah diambil.
Stratifikasi ini sangat penting untuk mencari penyebab utama faktor kualitas, membantu membuat diagram skater, membantu dalam pengambilan kesimpulan pada peta kontrol dan alat yang efektif untuk mempelajari secara menyeluruh masalah yang dihadapi.
7. Run Chart dan Control Chart
Run chart digunakan untuk mengidentifikasi kecenderungan atau tren yang terjadi dengan jalan memetakan data selama periode waktu tertentu yang berguna dalam memisahkan sebab dari gejala. Control chart (bagan kendali) digunakan untuk menganalisis proses dengan tujuan melakukan perbaikan secara terus menerus terhadap kualitas. Grafik ini mendeteksi abnormalitas suatu proses dengan bantuan grafik garis.
Bagan kendali perangkat statistik yang memungkinkan suatu organisasi mengetahui atau memantau konsistensi proses melalui pengamatan yang telah dilakukan.
Bagan kendali dibuat untuk menghilangkan variasi tidak normal melalui pemisahan variasi yang disebabkan oleh penyebab khusus dari variasi yang disebabkan oleh penyebab umum. Variasi penyebab khusus adalah kejadian-kejadian di luar sistem yang mempengaruhi dalam sistem, biasanya bersumber dari manusia, peralatan dan material. Variasi penyebab umum adalah faktor di dalam sistem atau yang melekat pada proses yang menyebabkan timbulnya variasi dalam sistem dan hasil (Marimin, 2004).
F. Penelitian Terdahulu
Beberapa penelitian terkait dengan industri gula dan sistem penentuan kualitas menggunakan jaringan syaraf tiruan adalah :
Isma’il (2001) menyatakan bahwa industri gula Indonesia yang berbasis pertanian tebu selayaknya mampu bersaing dengan negara lain dalam era pasar bebas. Persaingan internasional sekarang ini bukan hanya dalam hal volume produksi tetapi juga dalam hal kualitas dan harga.
Achyadi dan Maulidah (2004) menyatakan bahwa jumlah pemakaian air pencuci dan ketebalan masakan pada proses sentrifugal yang tidak tepat dapat mempengaruhi warna dan kualitas gula. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa banyaknya air pencuci dan ketebalan masakan berpengaruh nyata terhadap kadar sedimen, warna, kadar sukrosa dan ukuran kristal gula dengan hasil terbaik pada banyaknya air pencuci 1,49% dan ketebalan masakan 2 cm, serta terhadap rendemen gula dengan hasil terbaik pada banyaknya air pencuci 0,58% dan ketebalan masakan 4 cm. Sedangkan berdasarkan metode uji skoring menunjukkan bahwa sampel terbaik adalah banyaknya air pencuci 1,04% dan ketebalan masakan 2 cm.
Senduk (2002) membangun jaringan syaraf tiruan dan menganalisa spektrum pantulan infra merah dekat untuk dapat menentukan tingkat ketuaan dan kematangan buah sawo secara non destruktif. Penggunaan spektrum infra merah dekat pada buah sawo tersebut untuk masukan (input) dalam jaringan syaraf tiruan yang dibangun.
Septiani (2005) mengembangkan suatu sistem intelijen penilaian dan prediksi kualitas susu pasteurisasi selama proses pengolahan yang memasukkan 2 faktor analisis, yaitu analisis fundamental dan analisis teknikal dengan mengintegrasikan sistem pakar dan jaringan syaraf tiruan.
Adanya suatu sistem pengendalian kualitas yang baik dan terkendali tersebut akan menghasilkan produk yang aman dikonsumsi dan dapat memenuhi keinginan konsumen serta meningkatkan kepercayaan konsumen terhadap produk tersebut.
Visen, et al. (2004) membandingkan arsitektur jaringan syaraf tiruan backpropagation dengan jaringan syaraf spesialis probabilistik dalam klasifikasi biji gandum dengan mengembangkan algoritma analisis gambar digital untuk memudahkan klasifikasi. Sayeed et al. (1995) mengaplikasikan backpropagation dalam memprediksi kualitas snack dan chips dengan pendekatan analisis destruktif yaitu berdasarkan tekstur dan karakteristik morfologi produk. Kavdir dan Guyer (2002) mengaplikasikan BP dan spectral imaging untuk mensortir buah apel berdasarkan kondisi kualitas permukaannya kedalam 2 klasifikasi yaitu cacat atau tidak. Chelani, et al.
(2005) mengaplikasikan BP dan teori sistem dinamis nonlinier untuk memprediksi kualitas udara sehingga dapat mengukur polusi udara yang terjadi.
Umer dan Khiyal (2007) mengevaluasi jaringan Learning Vector Quantization (LVQ) untuk mengklasifikasikan koleksi dokumen teks. Sistem Klasifikasi teks digunakan untuk aplikasi seperti; menyaring pesan email,
mengklasifikasikan review pelanggan pada site e-commerce, pengklasifikasian halaman web pada suatu directory internet (mis. Google), mengevaluasi kertas jawaban ujian dan mengorganisir database dokumen dalam kategori semantik. LVQ memerlukan lebih sedikit contoh pelatihan dan lebih cepat dari metode klasifikasi lain seperti; klasifikasi Rocchio’s, k-NN, Naive Bayes, Klasifikasi Decision Tree dan Support Vector Machines.
Biehl et al. (2006) menerapkan Learning Vector Quantization (LVQ) untuk menilai kualitas sperma babi secara otomatis. Klasifikasi kualitas sperma dibagi menjadi 2 yaitu sehat (normal) dan tidak normal berdasarkan grey-scale gambar mikroskopik. Data sampel diklasifikasi oleh expert (dokter hewan) dan digunakan untuk pelatihan sistem prototipe pada tiap-tiap kelas.
Rancangan pelatihan yang digunakan adalah LVQ1, Generalized LVQ (GLVQ) dan Generalized Relevance LVQ (GRLVQ).
Yang, et al. (2002) membangun jaringan LVQ untuk membedakan antara jagung dengan gulma dan membedakan antar spesies gulma. Hal ini dilakukan untuk ketepatan aplikasi herbisida pada tanaman jagung.
