BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat Bahan – bahan penelitian ini terdiri atas pelepah salak, kawat, paku dan buah salak. Dalam penelitian tahap I digunakan 3 (tiga) varietas buah salak, yaitu manonjaya, pondoh, dan sidimpuan pada 3 (tiga) hari umur panen.
Pada
penelitian tahap III digunakan buah salak manonjaya yang berumur panen 2 (dua) hari. Adapun alat – alat yang digunakan terdiri atas alat – alat pertukangan, jangka sorong (vernier caliper), oven pengering, timbangan digital, Universal Testing Machine, meja getar (vibrator), rheometer dan refractometer.
Tempat dan Waktu Penelitian tahap I dilakukan di Laboratorium Keteknikan Kayu, Fakultas Kehutanan, IPB untuk pengujian sifat fisik mekanis pelepah dan buah salak, dan Laboratorium Energi Dan Elektrifikasi Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB untuk pengukuran kadar air pelepah salak. Penelitian tahap II dilakukan menggunakan komputer dengan program Microsoft Excel XP dan Autocad 2002 untuk perancangan kemasan. Penelitian tahap III dilakukan di Laboratorium Mekanik Kayu, Balai Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, Bogor untuk pengujian beban tekan maksimum kemasan hasil rancangan dan di Laboratorium Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB untuk simulasi transportasi kemasan. Semua data hasil penelitian tahap III diolah menggunakan program Microsoft Excel XP dan SAS versi 6.12. Keseluruhan tahapan penelitian dilakukan dari Februari sampai dengan Desember 2006.
Metode Penelitian Penelitian ini terdiri atas 3 (tiga) tahapan yang disajikan pada Gambar 9, yaitu : 1.
Pengukuran dimensi dan uji sifat mekanis buah dan pelepah salak
2.
Perancangan dimensi kemasan yang optimal
3.
Uji beban tekan maksimum dan simulasi transportasi kemasan hasil rancangan.
•
•
Uji sifat mekanis Bioyield Strain Deformasi Stress Firmness Pengukuran Berat tiap buah Dimensi tiap buah
•
Uji sifat fisik Uji kadar air Uji penyusutan
•
Uji sifat mekanis Uji kekuatan tekan MOR (kelenturan) MOE (kekakuan)
Tahap I
Pelepah Salak
Buah Salak
Pengawetan pelepah salak dengan metode penjemuran hingga kadar air kering udara (10- 20 % bb)
Penghitungan jumlah buah dalam satu jenis kapasitas kemasan (N)
Penentuan volume seluruh buah dalam 1 jenis kapasitas kemasan (Vk)
Tahap II
Penentuan Ka, Kb, dan Kc dengan metode fcc (Peleg,1985)
Penentuan selang antar buah dalam kemasan (∆x, ∆y, ∆z)
Penentuan dimensi kemasan (A, B, C, V)
Uji beban tekan kemasan hasil rancangan
Tahap III Uji simulasi transportasi kemasan hasil rancangan di laboratorium
Gambar 9. Diagram alir penelitian.
25
Uji sifat fisik bahan kemasan dan sifat mekanis produk (Tahap I) Pengukuran dimensi buah salak Dimensi buah salak yang diukur terdiri atas diameter mayor (2a), diameter minor (2b) dan tinggi buah (h) (Gambar 10). Pengukuran dilakukan dengan menggunakan jangka sorong (vernier caliper).
h
2a
2b
Gambar 10. Pengukuran dimensi buah salak.
Karena belum tersedia dimensi buah salak, maka untuk mendapatkan data hasil uji (pengukuran) yang representatif dilakukan teknik pengambilan data sampel (sampling) dengan batasan populasi adalah buah salak kelas mutu ukuran besar (bobot buah salak ≥ 61 gram) sesuai SNI. Uji sifat mekanis buah salak Pengujian dilakukan pada tiap individu buah salak dengan memberikan gaya statis (beban) (3 ulangan) dengan mesin Instron Universal Testing Machine. Data hasil pengujian berbentuk kurva beban pada kertas grafik. Pemberian beban dihentikan jika kurva menunjukkan penurunan setelah mencapai puncak. Posisi buah salak saat pengujian adalah posisi vertikal, sesuai dengan posisi buah salak bila disusun dalam kemasan hasil rancangan. Uji ini bertujuan untuk mengetahui
26
bioyield (beban tekan maksimum yang
ditahan satu buah salak), firmness,
deformasi, regangan (strain).
Tabel 3. Formulir hasil uji kekerasan buah salak Perlakuan
Ulangan
Bioyield (kg)
Deformasi (mm)
Strain
Firmness (kg/mm)
Uji sifat fisik dan mekanis pelepah salak Data sifat fisik dan mekanis pelepah salak dibutuhkan untuk mengetahui kekuatan pelepah salak sebagai bahan baku kemasan. Karena penelitian sifat fisik pelepah salak belum pernah dilakukan, maka metode yang digunakan pada penelitian ini mengacu kepada metode uji sifat fisik kayu – kayu yang telah dilakukan. Tiap jenis uji dilakukan sebanyak 3 (tiga) ulangan. Uji sifat fisik yang dilakukan berdasarkan ASTM D 143 (2002), yang meliputi : 1.
Uji kadar air a.
contoh uji diambil dari tiap pelepah salak (3 ulangan) dengan ukuran 2.5 x 2.5 x 10 cm (1 x 1 x 4 inchi).
b.
contoh uji ditimbang untuk menentukan berat awal, lalu dikeringkan dalam oven dengan suhu 103 ± 2 oC hingga berat konstan selama 24 jam dan ditimbang berat akhirnya (berat kering tanur)
c.
Kadar air dihitung dengan rumus Berat awal − Berat ker ing oven x100%................................(13) Berat awal Berat awal − Berat ker ing oven Kabk = x 100%................................(14) Berat ker ing oven
Kabb =
2.
Uji penyusutan a.
contoh uji diambil dari tiap pelepah salak (3 ulangan) dengan ukuran 2.5 x 2.5 x 10 cm (1 x 1 x 4 inchi).
b.
contoh uji diukur dimensi awal (panjang, lebar, tinggi) lalu dikeringkan dalam oven dengan suhu 103 ± 2 oC selama 24 jam dan diukur dimensi akhir (berat kering tanur).
27
c.
Penyusutan dihitung dengan rumus Penyusu tan =
3.
Volume awal −Volume akhir x100%.........................(15) Volume awal
Uji keteguhan tekan a.
contoh uji diambil dari tiap pelepah salak (3 ulangan) dengan ukuran 2 x 2 x 10 cm.
b.
contoh uji dipasang di tempat alat/ mesin uji tekan.Pembebanan diberikan sampai terjadi kerusakan pada contoh uji dan beban yang dicatat adalah beban maksimum.
c.
Keteguhan (tekan sejajar serat) dihitung dengan rumus Keteguhan tekan (T ) =
4.
Beban maks ( P) kg .........(16) Luas permukaan bidang tekan ( A) cm 2
Uji keteguhan lentur (MOR) dan sifat kekakuan (MOE) a.
contoh uji diambil dari tiap pelepah salak (3 ulangan) dengan ukuran 2.5 x 2.5 x 41 cm untuk masing – masing uji (MOR dan MOE)
b.
beban diberikan di tengah – tengah contoh uji dengan jarak sangga 36 cm dan defleksi dicatat sampai mencapai beban maksimum. Pembacaan beban dilakukan setiap kenaikan 1 kg beban.
c.
Dari hasil pengamatan beban dan defleksi selanjutnya dihitung nilai MOE dan MOR dengan rumusan (Lampiran 2): MOE =
∆PL3 ...................................................................................(17) 12∆γπR 4
MOR =
PL .......................................................................................(18) πR 3
Penjemuran pelepah salak Pelepah salak termasuk bahan yang mudah busuk, maka untuk mengawetkan dilakukan penjemuran hingga kadar air kering udara. Metode penjemuran dipilih berdasarkan pertimbangan kemudahan aplikasi di tingkat petani. Pelepah salak mudah menyerap air dari lingkungan sekitarnya, maka
28
kadar air kering udara pada pelepah salak ditentukan berkisar 10% sampai dengan 20% bb tergantung dari kondisi kelembaban lingkungan sekitarnya.
Perancangan kemasan (Tahap II) Kemasan dirancang menggunakan metode fcc (Peleg, 1985). Tahap perancangan kemasan diawali dengan menentukan jumlah buah dalam 1 (satu) jenis kapasitas kemasan menggunakan nilai bobot rataan buah salak manonjaya dengan menggunakan Persamaan 12.
Nilai N ini akan digunakan untuk
menentukan jumlah buah tiap baris (KA, KB dan KC) sesuai pilihan – pilihan metode fcc (Lampiran 1). Selanjutnya dihitung volume kemasan dan volume seluruh buah dalam kemasan sesuai Persamaan 6 dan Persamaan 7. Selanjutnya dihitung jarak antar buah dalam 3 (tiga) sumbu cartesius (sumbu x, y, z) sesuai Persamaan 9 sampai dengan Persamaan 11. Kemudian dihitung dimensi kemasan (A, B, C) sesuai Persamaan 3 sampai dengan Persamaan 5. Hasil penghitungan dimensi kemasan tersebut menjadi pedoman dimensi dalam kemasan pada pembuatan kemasan hasil rancangan.
Uji kemasan hasil rancangan (Tahap III) Uji beban tekan maksimum Uji beban dilakukan untuk menentukan beban tumpukan maksimum kemasan hasil rancangan. Uji dilakukan terhadap kemasan kosong. Perlakuan dalam uji ini adalah kapasitas kemasan, yang terdiri atas 10, 15, 20 kg buah salak. Jumlah ulangan uji beban adalah 3 (tiga) ulangan untuk tiap perlakuan kapasitas kemasan. Posisi kemasan saat diuji beban berada dalam posisi vertikal sesuai posisi kemasan saat digunakan pada uji simulasi transportasi. Pemberian beban dilakukan menggunakan Universal Testing Machine. Pembebanan dihentikan jika kemasan hasil rancangan mengalami deformasi permanen (retak, patah), beban ini dinyatakan sebagai beban maksimum yang dapat ditahan kemasan.
Uji transportasi (simulasi) Simulasi dengan meja getar berfrekuensi 3.34 Hz selama 3 (tiga) jam yang setara dengan transportasi sejauh 500 km pada jalan luar kota menggunakan truk yang berfrekuensi 1.4 Hz (Lampiran 9). Uji ini bertujuan menganalisis pengaruh
29
kapasitas kemasan terhadap tingkat kerusakan fisik pada buah salak.
Uji
dilakukan sebanyak 2 (dua) ulangan untuk tiap perlakuan kapasitas kemasan. Pengamatan parameter kerusakan dilakukan pada lapisan atas, tengah, dan bawah dari tiap kemasan perlakuan. Parameter kerusakan terdiri atas persentase kerusakan fisik setelah simulasi, persentase kememaran buah, tingkat kekerasan buah dan total gula (total padatan terlarut). Pengamatan dilakukan sampai keseluruhan buah salak sampel membusuk sehingga pengamatan dilakukan selama 5 (lima) hari.
Sampel pengamatan
parameter sebanyak 2 (dua) buah salak (sebagai dua ulangan) pada tiap hari pengamatan, sehingga sampel buah salak yang diamati dari tiap lapisan pada tiap ulangan jenis kapasitas kemasan berjumlah 18 (delapan belas) buah salak. Dari tiap buah salak diambil 2 (dua) suku daging buah salak untuk diamati. Hasil pengamatan tiap suku buah salak dirata – ratakan untuk masing – masing sampel buah salak tersebut. Parameter kerusakan persentase kerusakan fisik setelah simulasi adalah jumlah kumulatif buah salak yang mengalami kerusakan berupa memar, busuk, kulit terkelupas, dan pecah/ retak yang dibagi dengan jumlah total buah dalam kemasan sampel pengamatan. Sampel buah salak yang busuk pada pengamatan hari ke – 0 tidak diamati meski terjadi kebusukan setelah simulasi transportasi karena penyebab buah salak menjadi busuk pada hari tersebut adalah infeksi laten cendawan dari kebun bukan akibat simulasi transportasi.
Tabel 4. Formulir hasil uji transportasi Hari ke -
Kapasitas (kg)
Memar
Kerusakan fisik setelah simulasi Pecah/ Retak Kulit terkelupas
Jumlah
30
Persentase kememaran buah adalah persentase dari perbandingan antara luas memar kumulatif yang terjadi pada 1 (satu) buah salak hasil pengamatan dengan luas permukaan daging buah salak (Gambar 11).
buah salak memar
Gambar 11. Ilustrasi luas memar buah salak.
Luas bagian yang memar pada buah diasumsikan sebagai luas lingkaran atau luas setengah elips tergantung pada bentuk luas bagian yang memar. Luas permukaan daging buah salak diasumsikan sebagai luas permukaan (dinding) kerucut. Rumusannya: Persentase memar =
luas memar kumulatif x 100 %......... .......... .......... ..(19 ) luas permukaan daging buah
1 Luas spot memar lingkaran = πd 2 .......... .......... .......... .......... .......... .......... .......( 20 ) 4 1 Luas spot memar setengah elips = π pq .......... .......... .......... .......... .......... .........( 21) 4 Luas permukaan = Luas alas + Luas se lim ut = πr 2 + πrs .......... .......... .......... .....( 22 )
Perubahan kekerasan buah salak diukur menggunakan Rheometer dengan cara menusukkan jarum rheometer pada daging buah salak sampel. Kemudian nilai kekerasan (kgf) dibaca pada alat tersebut. Perubahan total gula ditentukan dengan mengukur total padatan terlarut (total soluble solid) buah salak. Prosedur pengukuran diawali dengan menghancurkan setiap sampel daging buah salak, lalu diperas dan airnya diteteskan pada wadah kaca Refractometer (alat ukur total padatan terlarut). Kemudian dilakukan pembacaan pada alat refraktrometer yang
31
memiliki skala 0 – 60% ( obrix). Pengukuran kekerasan dan TPT dilakukan pada tiap sampel buah salak pada tiap hari pengamatan.
Analisis ekonomi Analisis ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kerugian secara ekonomi akibat kerusakan fisik setelah simulasi dengan penggunaan kemasan hasil rancangan. Analisis ini adalah analisis ekonomi sederhana berdasarkan penjualan buah salak yang disusun dalam kemasan hasil rancangan dalam 1 (satu) kali proses pengangkutan menggunakan truk.
Tabel 5. Formulir analisis ekonomi Parameter (Rp.)
10
Bobot kemasan pelepah salak (kg) 15 20
Modal awal Modal kemasan Sewa Angkutan Laba awal Harga jual buah salak Kerugian Kerusakan (%) Laba bersih
Rancangan percobaan Dalam penelitian ini digunakan 2 (dua) jenis rancangan percobaan, yaitu Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 1 (satu) faktor untuk hasil uji beban dan Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan (satu) faktor untuk hasil simulasi transportasi.
Rancangan percobaan uji beban Rancangan yang digunakan dalam uji ini adalah Rancangan Acak Lengkap dengan 1 (satu) faktorial dan 3 (tiga) kali ulangan untuk tiap perlakuan. Faktor perlakuan (satu faktor) adalah jenis kapasitas kemasan dengan 3 taraf perlakuan, yang terdiri atas: A1 = kemasan berkapasitas 10 kg A2 = kemasan berkapasitas 15 kg A3 = kemasan berkapasitas 20 kg
32
Model umum dari rancangan percobaan ini adalah :
Yi= µ + Ai + ε(ik).....................................................................................(23) Rancangan percobaan uji (simulasi) transportasi Untuk menganalisis pengaruh kapasitas kemasan terhadap parameter – parameter kerusakan pada simulasi transportasi tersebut digunakan Rancangan Acak Kelompok dengan 1 (satu) faktorial dan 2 (dua) kali ulangan untuk tiap perlakuan dan tiap parameter pada tiap hari pengamatan. Faktor perlakuan (satu faktor) adalah jenis kapasitas kemasan dengan 3 taraf perlakuan pada tiap hari pengamatan, terdiri atas: A1 = kemasan berkapasitas 10 kg A2 = kemasan berkapasitas 15 kg A3 = kemasan berkapasitas 20 kg Batasan kelompok adalah lapisan buah sampel pengamatan dan posisi (letak) kemasan dalam satu tumpukan kemasan uji. Lapisan buah salak sampel pengamatan terdiri atas buah salak lapisan atas (a), lapisan tengah (t), dan lapisan bawah (b) dari satu kemasan.
Letak (posisi) kemasan dalam satu tumpukan
kemasan uji dibedakan atas kemasan bawah (K1), kemasan tengah (K2), dan kemasan atas (K3), sehingga didapatkan 9 (sembilan) kelompok percobaan, yaitu : K1 = sampel buah lapisan atas pada kemasan 1 (K1a) K2 = sampel buah lapisan tengah pada kemasan 1 (K1t) K3 = sampel buah lapisan bawah pada kemasan 1 (K1b) K4 = sampel buah lapisan atas pada kemasan 2 (K2a) K5 = sampel buah lapisan tengah pada kemasan 2 (K2t) K6 = sampel buah lapisan bawah pada kemasan 2 (K2b) K7 = sampel buah lapisan atas pada kemasan 3 (K3a) K8 = sampel buah lapisan tengah pada kemasan 3 (K3t) K9 = sampel buah lapisan bawah pada kemasan 3 (K3b) Dalam uji ini terdapat 3 (tiga) jenis parameter pengamatan percobaan yaitu kerusakan fisik setelah simulasi, kekerasan dan total padatan terlarut (TPT) buah salak sampel setelah simulasi transportasi selama 3 (tiga) hari pengamatan. Model umum dari rancangan percobaan ini adalah :
Yi= µ + K + Ai + ε(ik)............................................................................(24)
33
