MUHAMMAD IQBAL FAHREZI NIM:

PENGUKURAN IMPEDANSI BUAH SAWIT UNTUK PERHITUNGAN NILAI RENDEMEN BRONDOLAN

REPOSITORY

OLEH

MUHAMMAD IQBAL FAHREZI NIM: 1703113487

PROGRAM STUDI S-1 FISIKA JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS RIAU

2021

1 PENGUKURAN IMPEDANSI BUAH SAWIT UNTUK PERHITUNGAN NILAI

RENDEMEN BRONDOLAN

Muhammad Iqbal Fahrezi^*, Lazuardi Umar

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Bina Widya Pekanbaru, 28293, Indonesia

*iqbalfahrezi1210@gmail.com ABSTRACT

Palm oil is one of the sources of foreign exchange income for the country, because Indonesia is the largest producer of palm oil in the world. The quality of the palm oil produced is based on the level of maturity. Production of fruit with good quantity is able to produce 23.2−27.4% CPO yield. Farmers find it difficult to know the level of oil content in oil palm fruit due to limited measuring instruments, while the selling price of palmiqiqbal oil depends on the oil content. In this study, an electronic impedance circuit with an excitation voltage source from a multi I / O Card PCI 6251 National Instrument based on LabVIEW software was developed which will measure the impedance and real values of the oil content of the oil palm fruit. The process of measuring the impedance of oil palm fruit is carried out by injecting an AC current using copper electrodes into the palm fruit where the frequency parameters ranging from 10 Hz - 50KHz are varied using LabVIEW software. Measurements were made using tenera-type palms with time variations of 0 hours until 4 hours and it was found that the impedance value is increasing with time.

Keywords : Palm Oil, Impedance, Real, Oil Content, CPO ABSTRAK

Minyak kelapa sawit adalah salah satu sumber pendaptan devisa negara, karena Indonesia adalah produsen minyak kelapa sawit terbesar didunia. Kualitas minyak sawit diproduksi berdasarkan tingkat kematangan. Produksi buah dengan kuantitas baik mampu menghasilkan rendemen CPO 23.2−27.4%. Petani sulit mengetahui tingkat rendemen yang ada didalam buah kelapa sawit karena keterbatasan alat ukur sedangkan harga jual sawit bergantung pada rendemennya. Pada penelitian ini dikembangkan rangkaian elektronik impedansi dengan sumber tegangan eksitasi dari multi I/O Card PCI 6251 National Instrument berbasis software LabVIEW yang akan mengukur nilai impedansi dan riil dari rendemen buah kelapa sawit tersebut. Proses pengukuran impedansi buah kelapa sawit dilakukan dengan menyuntikkan arus AC mempergunakan elektroda tembaga ke buah sawit dimana parameter frekuensi mulai dari 10 Hz – 50KHz divariasikan mempergunakan software LabVIEW.

Pengukuran dilakukan menggunakan sawit tipe tenera dengan variasi waktu 0 jam hingga 4 jam dan didapatkan nilai impedansi adalah meningkat seiring bertambahnya waktu.

Kata Kunci : Sawit, Impedansi, Riil, Rendemen, CPO

2 PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara dengan luas perkebunan kelapa sawit dan sebagai produsen Crude Palm Oil (CPO) nomor satu di dunia, yakni sekitar 24 juta ton/tahun.

Produksi CPO di Indonesia selain menjadi sumber pendapatan negara, juga dapat memenuhi 47% kebutuhan minyak nabati dunia (Wiyono, 2013). Tingkat kematangan yang sempurna adalah keadaan yang menghasilkan kandungan produk total yang maksimun (Razali et al, 2012). Rendemen adalah persentase produk yang dihasilkan dibanding dengan bahan baku yang terolah.

Rendemen minyak adalah persentase minyak dalam tandan buah yang dipengaruhi oleh sejumlah faktor antara lain pengolahan, terutama yang mempengaruhi adalah tipe buah dan Teknik pemanenan. Rendemen minyak di pabrik kelapa sawit sangat dipengaruhi oleh derajat kematangan tandan buah Mutu CPO dapat dilihat secara kuantitas dan kualitas. Produksi buah dengan kuantitas baik mampu menghasilkan rendemen CPO 23.2−27.4% (Pahan 2006).

Rendemen minyak yang tinggi didapatkan dengan mengolah buah kelapa sawit yang matang (ripe), karena buah matang memiliki kandungan minyak terbanyak (rendemen minyak tinggi) daripada jenis atau kelompok mutu buah lainnya. Buah matang diperoleh dari kegiatan panen sehingga mengharuskan pemanen untuk mengutamakan momotong buah matang dengan jumlah paling banyak agar hasil ekstraksi minyak (rendemen CPO) tinggi (Pryo et al, 2017).

Spektroskopi impedansi listrik (EIS) dapat digunakan untuk mendeteksi sifat listrik jaringan atau sel. Metode ini dapat menangkap informasi sel kuantitatif,

termasuk resistansi dan kapasitansi, yang dapat digunakan untuk menunjukkan variasi viabilitas atau perilaku sel, karena ada korelasi yang kuat antara sifat listrik sel dan keadaan fisiologisnya. Metode ini merupakan metode yang unggul dibandingkan dengan teknologi lainnya seperti sensor optic portable, LED sensor, RGB digital camera, dan lain sebagainya karena data yang dihasilkan lebih akurat, mudah digunakan, cepat, murah dan metode analitiknya non destruktif (Zhang, 2018).

Berdasarkan permasalahan tersebut, pengukuran rendemen buah kelapa sawit belum pernah mempergunakan impedansi berbasis PCI 6251. Metode ini mempergunakan DAQ PCI 6251 dari National Instrument dalam pengukurannya, sehingga setiap rendemen yang terkandung di dalam buah kelapa sawit yang diukur dapat di lihat hubungannya terhadap impedansi melalui grafik yang di hasilkan dari LabView. Untuk menghitung impedansi :

L fL

X_L = 2



=



(1) C

X_C fC





1 2

1 =

= (2)

2 2 (X_L X_C) R

Z = + − (3)

Besaran XL-XC disebut reaktansi total dan besaran Z disebut sebagai impedansi listrik (Giancoli, 2014).

Penurunan kualitas rendemen minyak kelapa sawit ditentukan oleh berbagai faktor dan asam lemak bebas (FFA) adalah salah satu indeks kualitas yang paling sering digunakan selama produksi, penyimpanan dan pemasaran. Komposisi asam lemak minyak ditentukan dengan mengadopsi prosedur yang sesuai dengan metode standar Malaysian Palm Oil Board (MPOB) (MPOB, 2004). Minyak kelapa sawit mengandung sekitar 50% lemak tak jenuh dan 50% lemak

3 jenuh. Komposisi utama asam lemak minyak

pada buah sawit adalah asam palmitat, oleat, linoleat dan stearat. Untuk mengetahui nilai Impedansi dari sampel yang diuji maka disini digunakan dua batang tembaga sebagai elektroda. Elektroda dirancang cukup kecil agar dapat ditancapkan pada sampel buah sawit. Penghitungan rendemen bertujuan untuk mengetahui tingkat produktifitas suatu pabrik kelapa sawit. Sehingga kualitas pabrik tersebut bisa dikontrol dengan baik. Adapun rumus dasar untuk menghitung rendemen sawit adalah sebagai berikut:

% 100 TBS x

RKS CPO



 



= (4)

Rendemen ekstrak dihitung berdasarkan perbandingan berat akhir (berat ekstrak yang dihasilkan) dengan berat awal (berat biomassa sel yang digunakan) dikalikan 100% dimana RKS merupakan prosentase rendemen kelapa sawit (%), CPO adalah jumlah Crude Palm Oil yang dihasilkan (kg) dan TBS jumlah Tandan Buah Segar yang diolah (kg) (Sani et al, 2014).

METODE PENLITIAN

Desain dan Pembuatan Dudukan Uji Rendemen

desain pembuatan dudukan uji rendemen ini terbuat dari bahan akrilik dengan dimensi pada gambar 1. Bahan yang digunakan adalah akrilik ketebalan 5 mm supaya dudukan tetap kokoh saat menahan buah sawit. Desain sensor elektroda dipasang sejajar di salah satu sisi/penampang bagian dalam dudukan yang merupakan tempat diletakkannya buah sawit. Hal ini bertujuan supaya sensor elektroda yang berada di salah satu sisi dudukan dapat menembus kulit buah sawit.

Gambar. 1 Dudukan uji rendemen

Eksperimen

Perangkat keras sistem akuisisi data yang digunakan adalah DAQ Card NI PCI 6251. DAQ card berfungsi sebagai perangkat akusisi data yang didalamnya terdapat DAC (Digital to Analog Converter), ADC (Analog to Digital Converter), dan output-input digital. DAQ card PCI 6251 dihubungkan ke slot PCI pada motherboard komputer. PCI 6251 tidak bisa digunakan langsung sebagai antar muka sehingga diperlukan modul yang dirangkai. Modul-modul tersebut antara lain modul input analog, modul output analog, modul input digital, modul output digital.

Semua data yang berasal dari modul modul tersebut kemudian dikirim ke DAQ card melalui kabel data (National Instrument, 2006).

Sampel buah kelapa sawit yang akan diuji dihubungkan dengan elektroda.

Elektroda ini berbentuk jarum, sehingga memungkinkan dengan mudah ditancapkan pada sampel buah kelapa sawit. Sumber tegangan untuk modul berasal dari generator fungsi yaitu maksimal 5 V. Card PCI 6251 dipasang pada CPU komputer. Sumber sinyal dan akuisisi data sistem berasal dari kartu akuisisi data (DAQ) dari National Instrument (NI) dengan jenis PCI 6251, yang memiliki input dan output analog. Untuk memproses

4 sinyal, diperlukan buffer pada tegangan yang

disuntikkan dan arus diubah menjadi tegangan melalui voltage converter untuk mengubah arus ke tegangan, sehingga dapat langsung diterima oleh DAQ PCI 6251.

Gambar. 2 Blok diagram pengukuran rendemen buah kelapa sawit

Pengukurannya menggunakan program LabVIEW akan secara otomatis menyimpan data frekuensi dan parameter listrik yang diperlukan pada komputer. Data yang sudah diperoleh akan diolah dengan software SigmaPlot 12.3 dalam bentuk grafik dan dilihat kaitan satu dengan yang lainnya.

HASIL DAN PEMBAHSAN

Hasil pengukuran impedansi dan parameter riil, imaginer dan sudut fasa sampel buah kelapa sawit menggunakan tegangan eksitasi pada rentang frekuensi 10 Hz hingga 50 kHz.

Buah sawit diukur dengan variasi waktu 0 jam hingga 4 jam dapat dilihat pada Gambar.

3 berikut

(a) (b)

Gambar. 3 Grafik hubungan frekuensi terhadap (a) nilai impedansi dan (b) riil

Berdasarkan gambar. 3(a) hasil pengukuran menunjukan bahwa nilai impedansi akan turun atau lebih kecil seiring dengan meningkatnya frekuensi pengukuran yang dimulai dari frekuensi 10 Hz hingga 50 kHz, begitu juga dengan variasi waktu yang lainnya. Hal serupa juga dilaporkan oleh (Chowdurry, 2017) bahwa besarnya impedansi akan lebih tinggi pada frekuensi rendah dan kemudian menurun perlahan seiring dengan peningkatan frekuensi. Hal ini disebabkan karena pada frekuensi yang lebih

tinggi, jaringan biologis menjadi lebih konduktif, yaitu muatan-muatan pada jaringan akan bergerak lebih bebas dan lebih konduktif, sehingga resistansinya lebih rendah (Martinsen, 2008). Gambar. 3(b) terlihat bahwa nilai riil cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya waktu pengukuran dan menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi. Nilai riil paling tinggi pada waktu 4 jam dan terendah pada waktu 0 jam dengan frekuensi 10 Hz, sedangkan terhadap frekuensi nilai riil paling

5 tinggi pada waktu 8 jam dengan frekuensi 10

Hz dan paling rendah dengan frekuensi 50 kHz. Hal serupa juga dilaporkan pada penelitian (Chowdurry, 2017) yang menyatakan bahwa bagian riil dari impedansi akan semakin menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi. Besarnya bagian riil ditemukan hampir sama dengan variasi besarnya impedansi, pada frekuensi rendah nilai riil akan selalu lebih tinggi sedangkan pada frekuensi tinggi maka nilai riil akan semakin menurun.

KESIMPULAN

Pengukuran impedansi listrik spektroskopi (EIS) rendemen buah kelapa sawit telah dilakukan dengan arus bolak-balik (AC) menggunakan frekuensi mulai dari 10 Hz hingga 50 kHz. Hasil yang diperoleh dari studi EIS, menunjukkan bahwa impedansi, sudut fasa, bagian riil dan imajiner dari impedansi semuanya bervariasi dengan variasi waktu pengukuran yang berbeda.

Analisis biologis dan biokimia sebagai studi kedepannya perlu dilakukan bersama dengan studi EIS untuk memperkirakan komposisi jaringan dan struktur kimia dari rendemen selama peningkatan waktu pengukuran dan hasilnya perlu dikorelasikan dengan variasi impedansi.

DAFTAR PUSTAKA

Che Yunus, M. A., Harun, M. Y., Ismail, M.

H. S., & Morad, N. A. (2016). A comparative investigation on the effect of thermal treatments on the mechanical properties of oil palm fruitlet components. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 60, 582–587.

Chowdhury, A., Singh, P., Bera, T. K., Ghoshal, D., & Chakraborty, B. (2017).

Electrical impedance spectroscopic study of mandarin orange during ripening. Journal of Food Measurement and Characterization, 11(4), 1654–

1664. https://doi.org/10.1007/s11694- 017-9545-y

Giancoli, Douglas C. 2014. Fisika: Prinsip dan Aplikasi Edisi ke 7 Jilid 1. Jakarta:

Erlangga.

Imoisi, O., Ilori, G., Agho, I., & Ekhator, J.

(2015). Palm oil, its nutritional and health implications (Review). Journal of Applied Sciences and Environmental Management, 19(1), 127.

Malaysian Palm Oil Board (MPOB). (2004).

MPOB Test Method : A Compendium of Test on Palm Oil Products, Palm Kernel Products, Fatty Acids, Food Related Products and Others.

Malaysia.

Martinsen, O.G. dan Grimnes, S. (2008).

Bioimpedance and Bioelectricity Basics Second Edition. London:

Academic press Elsevier

Measure and Automation, Catalog 2006, National Instruments Inc, pp.138 Pahan, I. 2006. Panduan Lengkap Kelapa

Sawit. Jakarta (ID): Penebar Swadaya.

Pryo, A. L., Sudradjat. (2017). The Effect of Palm Oil Fruit Bunch Injury to Free Fatty Acid Content and CPO Rendement at Talisayan 1 Estate BeraRazali, M. H., A. Somad., M. A. Halim., S. Roslan. 2012.

A Review on Crop Plant Production and Ripeness Forecasting. International Journal of Agriculture and Crop Sciences. 4 (2): 54- 36.

Sani, R.N., Fithri C.N., Ria D.A., dan Jaya M.M. 2014. Analisis Rendemen dan

6 Skrining Fitokimia Ekstrak Etanol

Mikroalga Laut Tetraselmis chuii.

Jurnal Pangan dan Agroindustri.

2(2):121-126.

Wiyono. 2013. Hasrat menguasai pasar minyak sawit. Info Sawit. 7(1):12-15.

Zhang, F., Jin, T., Hu, Q., & He, P. (2018).

PT NU SC. Journal of

Electroanalytical Chemistry, 2017