MODEL MATEMATIKA PENDUGAAN PENYEBARAN SUHU PADA BUAH-BUAHAN SELAMA PERLAKUAN PANAS
Oleb: ENDAH PUSPITOJA TI F01499012
2003 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANlAN mSTITUr i't.;KTANIAN BOGOR BOGOR
Endah Puspitojati. FOI4990l2. Model Matematika Pendugaan Penyebaran Suhu Pada Buah-buahan Selama Perlakuan Panas. Dosen Pembimbing : Suroso. 2003.
RINGKASA!'i Dewasa
In!
agribisnis
merupakan
sektor
memberikan nilai tambah bagi mas\,arakat
yang
secara
Indonesia, apalagi
riil
mampu
kalau pasar
komoditas yang dipilih adalah pasar ekspor. Jumlah pasokan ekspor masih sangat
terbatas akiba! kemampuan uotuk memasck yang masih rendah dan belwn mampu menjamin kesinambungan pasokan.
Salah satu kendala ekspor buah-buahan dan
sayur-sayuran adalah adanya
penyakit-penyakit dan serangga
diinginkan
yang
sehingga
produk
akan
dipasarkan
ditolak
yang tidak oleh
negara
penglmpor. Salah satu upaya yang dapat dilakukan uotuk mengatasi hal terseb�t adalah dengan menggunakan perlakuan panas
(heat treatment) pada buah-buahan atau
sayur-sayuran. Perlakuan panas seeara komersial telah dilakukan di berbagai negara misalnya dengan
pence1upan dalam air panas
(hot water dips), teknik (hot water hrushing technique), perlakuan dengan udara panas (hot air treatment) dan metode uap panas (vapour heat treatment). penyikatan dengan air panas
Perlakuan panas untuk masing-masing produk buah-buahan atau sayur sayuran berbeda antara satu produk dengan produk lainnya tergantung pada nilai difusivitas
panas bahan.
Dif'Jsivitas panas rnerupakan Jaju penyebaran panas
yang keluar dari suatu bahan (Mohsenm, 1 Y80).
Koefisien ini sangat penting
untuk mengetahui penetrasi suhu dalam suatu zat selama proses pemanasan atau pendinginan. Semakin besar nilai difusi\·itas panas suatu bahan maka akan semakin cepat kecepatan penyebaran suhunya selama proses pemanasan atau pendinginan. Tujuan penelitian ini adalah membuat model matematika menggunakan metode
fimte difference dengan program komputer untuk menduga penyebaran dan sayur-sayuran selarna perlakuan panas (hear treatment).
suhu pada buah-buahan
Model matematika untuk persamaan pindah par.as dapat divariasikan berdasarkan bentuk bahannya.
Model pindah panas dibuat sesuai bentuk bahan
yaitu bentuk bola untuk tomat, bentuk kubus
sisi 2.5 em untuk daging buah
alpukat, daging buah mangga, dan ubi jalar, serta bentuk kubus sisi 1 ern untuk hiji alpl:kat dan biji rm:.ngga. dihitung berdasarkan
Pe!1yebar::t:1 s!.lhu pad:>.. mlsir.g-masing bah::m
model-model pindah panas yang dibuat
menggunakan
program Visual Basic 6.0 dengan diagram alir. Verifikasi dilakukan dengan menganalisis koefisien determinasi yang terbentuk
pada hubungan linear antara
penyebaran suhu bahan menegunakan model dan penyebaran suhu bahan pengukuran serta menghitung nilai
hasil
error dl masing-masing titik pengukuran dan
ve:ld:.:g:�;1.
Per.lanasan tomat dengan suhu air 47.0 °c membutuhkan waktu 40.5 menit ° untuk meneapai suhu pusat 46.0 C. Pada tomat berdiameter 5.2 em mempunyai koefisien determinasi sebesar 0.987 untuk suhu di titik pusat, 0.991 untuk suhu :mtara titik pusat dar pf!r.nukaan baltan dan bahan.
Nilai rata-rata nilai
error antara
O. 893 lmtl� suhu di j)'!rmw:aa!l
suhu pendugaan dan suhu pengukuran
lomal adalah 2.21 % untuk suhu di pusat bahan, 1.76 % Wltuk subu di antara pusal dan pennukaaan, dan 1.23 % untuk subu di pennukaan baban. lrisan kubus daging buah aJpukal yang dipanaskan dengan air bersuhu 46.4 °c membutuhkan waktu 12.2 menit untuk mencapai suhu pusat 46.0 Dc. Pemanasan irisan kubus ubi jalar dengan suhu air 46.8 °c membutuhkan waktu 13.2 menit uotuk mencapai subu pusat 46.2 DC, sedangkan irisan kubus
daging
buah mangga hanya membutuhkan waktu 7.5 menit untuk mencapai suhu pusat
46.0 °c dengan menggunakan suhu air 46.3 0c.
Bahan dengan ukuran sarna oamun mempunyai waktu pemanasan yang berbeda disebabkan karena adanya perbf'daan karakteristik masing-masing bahan. Daging buah mangga mem:liki 5 2 difusivitas panas yang �aling tioggi yaitu sebesar 1.75x�O- m /menit dibanding 2 5 G ubi jalar (8.37xIO- m Imcnit) dan daging buah alpukat (1.00xl0- m /rnenit) sehmgga waktu pemanasannya semakin singkat. Waktu pemanasan juga dipengaruhi oleh nilai konduktivitas panas bahan, panas jenis bahan, dan massa jenis bahan. Waktu pendugaan yang diperlukan untuk perlakuan panas irisan kubus biji alpukat dengan suhu air 47.2 °c sampai mencapai suhu pusat 46.2 °c adalah se1ama 108.6 detik. Waktu pemanasan untuk irisan kubus biji alpukat lebih lama daripada irisan kubus biji man�ga yang hanya mernbutuhkan waktu
58.8 detik untuk rnencapai suhu pusat 46.0 C dengan rnenggunakan suhu air 47.0 2 5 0c. Hal ini disebabkan karena difusivitas panas biji mangga (1. 72x10- rn Jrnenit) .(, 2 lcb.h besar daripada difusivitas panas biji alpukat (8.61x10 m Jmenit).
MODEL MATEMATlKA PENDUGAAN PENYEBARAN SUHU PADA BUAH-BUAHAN SELAMA PERLAKUAN PANAS
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERT ANIAN Pada Juru�an Teknik Pertaoiao Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertaoian Bogor
Oleh: ENDAH PUSPITOJATI F01499012
2003 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN IN£TITUT PE!l.TANIAN BGGOR BOG OR
•
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOWGI I'ERTANIAN
MODEL MATEMATIKA I'ENDUGAAI'I PENYEIIARAN SUIHI PADA BUAH-BUAHAN SELAMA rERLAKUAN PANAS
SKRIPSI Scbagai salah satu syarat mem�ero!eh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pads Jurusan Teknik Pertan:an Fakultas Teknologi P('rtar.ian lnstitut Pt"rtauiail Hogor
Oleh: ENDAH PUSPITOJA TI F01499012
Dilabirkan pada tanggal28 Febr.ari 1981 Di Purworcjo
Tanggal Lul.s:
II
Agustus 2003
.gU'ilUS 2003 Akademik,
RlWAYATHlDUP
Penulis
dilahirkan
di
Purworejo
pada
tanggal
28
Februari
1981,
merupakan putri terakhiT dari keluarga Soetomo. Pada tahuo 1987 penulis masuk SDK Penabur Purworejo dan lutus pada tahun 1993. SMPN 2 Purworejo dan twus pacta tabun 1996
Kemudian melanjutkan ke
Pada tahun yang �ma penulis
diterima di SMUN 1 Purworejo dan berhasil lulus pada tabun 1999. Pada tahun 1999 penulis diterima di lnstitut Pertanian Bogar melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada lurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama pendidikannya penulis te1ah melaksanakan praktek lapang di PT Perkebunan Tambi pacta tahun 2002 dan uotuk memperoleh gelar sarjana penulis telah menyelesaikan
skripsi
dengan judu!
«Model Matematika
Pendugaan
Penyebaran Suhu pada Buah-Buahan Selama Perlakuan Panas" pada tahun 2003 dengan dosen pembimbing Dr. Ir. Suroso, MAgr. Selama kuliah penulis pemah menjadi asisten responsi mata kuliah Statika dan Dinamika pada tahun 200 I dan 2003.
KATAPENGANTAR
Bismillahirohrnanirrohim.
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah
SWT atas berkah dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul
..
Model Matematika Pendugaan Penyebaran Suhu pads
Bush-Buahan SelamsPerlakuanPanas". Tugas 8Khir disusun sebagai salah satu syarat uotuk menyelesaikan pendidikan tingkat SI di Jurusan Teknik Pertaoian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Tugas akhir ini dapat terselesaikan berkat bantuan berbagai pihak berupa infonnasi serta waktu selama pelaksanaan penelitian dan pef'lulisan tugas akhir ini. Ungkapan rasa terimakasih penulis sampaikan kepada : L
Dr. IT. SUTOSO, MAgr selaku dosen pembimhing akademik yang telah banyak memberikan arahan, ruasukan dan dorongan semangat selama kuhah hingga penyusunan skripsi.
2.
Dr. [r, Rokhani Hasbullah, MSi dan Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, MAgr selaku dosen penguji yang teJah memberikan arahan dan masukan
selama
penyusunan �mpsi. 3.
8apak dan
Ibu penulis yang tak henti-hentinya memberi semangat, kasih
sayang dan doa yang tulus.
Kakak-kakakku atas semangat, perhatian dan
doanya. 4.
Pak Maskuri yang telah memberi dorongan semangat dan masukan selama penyusunan program.
5.
Ternan sebirnbingankll Jangan
nyusahin
orang
Dodi dan Iwap (1(qpP smile, t�p sew('ngat dut terus,
ok!)
atas
keceriaan,
kekompakan
dan
kerjasamanya se1ama peneiitian. 6.
Pipi, Ika, Indro
(your joke make me happier), Deni (thank's pinjaman buku
vbnya), Ropj
K, Arif �I,.ng lll'em1)antu l�eF.le�flhka., ml�Rh!l pe!le!i!i�:L\.:".
Rioi, Nunung, Widi, Dian, Diah, Andri, Elen, Tiwi, Nanik, Suroso, Eka, Rim, Ipul, Zaki, Khalim dan semua warga TEP'36 yang tidak bisa disebutkan satu satu, teri.'1lakasih aGe; keoersftl!1aaI1 yang :wlah s�la.rtlb ini.
7. Pak Sulyaden dan M'Dewi yang turnt memberi dorongan semangot dan
keceriaannya di Lab. TPPHP. 8.
Sari
with Casper's Crew
(lin, Vivi, M'Umi, Diaz, Asih, Pipit), M' Tn atas
dukungan dan semangatnya selama ini. 9.
Adek-adekku di Pd. Marwah
especially for
Iik dan Si cantik Ep-ep (canda
tawa kalian tak akan pemah terlupakan, meski curna bertiga tapi keceriaan tak akan bisa hilang, seri sering ngerjain), Didio Kusrini. Fina, Si manls An, dan Si kecil Risko atas semangat, dukungan dan kasih sayangnya selama di Istana Marwah kita tercinta. 10. Seluruh
civitas akademika Jurusan Teknik Pei1anian, Fakultas Teknologi
Pertanian IPB yang telah membantu penulis dari pertama kali masuk sampai penyusunan skripsi.
Penuli� menyadari skripsi ini masih baoyak kekurangannya. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun dari semua pihak sangat penulis harapkan. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi
masyarakat paJa
umumnya dan warga IPB pada khususnya.
Bogor, Agostus 2003
Penulis
IV
DAFTAR 151 halaman KATA PENGANTAR DAFTAR lSI
iii
...•......................_....•.........__.•_... _ ...........•........
·v
......•....................................................._••·..........• ··········..
DAFTAR SIMBOL.................................................................................. vii DAFTAR GAM BAR
............................................................................. viii
IHFTAR TABE!. .
. .
........
..
DAFTAR LAMPIRAN I.
PENDAIIULUAN
II.
.
.
. ........
......
....._.•.............................•......_ ... .. .. ....... .....••..•... ..._ .. . ...•. ....
JENIS PRODUK
1 2
.................................•..................................•........
1.
Tomat (Lycopersicum esculellium Mill) ...
2.
Alllukat (Persea americatl(l Mill)
3.
Mangga (Mallgifera indica)
...............
.
..........
. ....
.
................._ ................
..........
.......
.
.........
...................... ...
............
....••.•._..........••••.........._
3 3 3 4 5
6
PENGERTIAN DAN MEKAMSME PINDAH PANAS ............. 6
I . SiCa! Fisik
REAT TREATMENT
E.
METODE NUl\.fERlK
f\.IETODOLOGI .
.
.........................................................
D.
__...
.......................
...... .. ............ ..... ..... .. •••.•..._ .........•... . ••• •._ .
..
.
..
............
...........
......
.... .. .......... . _.
...
.
..
..........
II II 12 14 17
. , ............................................................................ 20
A.
WAK1'U DANTEi\IPAT
B.
BAlIAN DAN ALAT
. .
..........
................
C. METODE PENELITIAN 1.
..•..
••••• ••••• •••••••• .•••••.••.•••••••••••••••.••.••._._ ••••••••••_ ••• .•••.••••
2. Sifat Panas
..
...
.. .
.............
....... .. .
... .
.
....................
............................
.
....
..
.......
.
..
...
. ....... ..
.
..
.
.................
HASIL DAN PEMBARASAN ..,
.
. ... . ..... .
_..
...........
.
..
...................................
.. .. .
..
......
.........
.
.. . . ..
..
....
.. .
A.
PROGRAM PENYEBARAN SURU
B.
SEBARAN SIJIIU !lAS1L PEI"DUGAAN
...
20
.
17
.......
•••..........•••_•••_
.
......
.........
...
.
.....
20
..
..... .. ........ ....
.. ... .. .. ......._....•.•.••_.
20
. 20
.....
Pcnyusunan Pindah Panas dengan Finite Difference
2. Ve:rifikasi Model IV.
1
......................••................................•••..............
C. SlFAT PANAS DAN DIFUSIVITAS BAHAN PERTANIAN
III.
xii
..........................................................•••.••...•
4. Ubi Jalar (Ipomea batatas (1..) Lamb) B.
....
..................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA A.
_••................••......
......................................•__.........
A. LATAR BELAKANG B. TUJUAN
xi
.
.. ._..............•••..........._...
...
28
. 28 .
..... _._.... _....•.••••••••......
30
halaman
C. VERlFlKASI MODEL PENDUGAAN SEBARAN SURU V.
KESIMPULAN DAN SARAN A.
KESIMPULAN
B.
SARAN
_
... ........•... .....
_.61
:
�
........•.
...
......• ... .... _..........._.... .......... ..•.. ......................... ....................
.................................................... _.......................
_
....._ ... .•.
41
...... ___.._ .......••.. •••.
..............................•......................._.......
DAFTAR PUSTAKA LA�IPlRAN
....._..
................... .......... .. ... .... ...... ................... .. .. ..........
61
62 63 65
VI
