18 yang harus didinginkan pada suhu nitrogen cair Stuart 2004. Detector tersebut khusus
didesain untuk mengukur sinyal interferogram. Interferogram adalah sinyal yang dihasilkan sebagai fungsi dari perubahan panjang jalur antara dua berkas sinar. Beam splitter yang
digunakan adalah germanium atau oksida b esi yang dilapisi substrat „inframerah-transparan‟
seperti kalium bromida atau iodida cesium.
Gambar 8. Komponen dasar instrumen spektroskopi FTIR Stuart 2004 Proses perubahan sinyal pada instrumen spektroskopi FTIR Gambar 9 diawali dengan
radiasi sinar inframerah dari sumber cahaya yang dilewatkan melalui interferometer sebagai tempat menyandikan spektra. Setelah melalui interferometer, sinar diubah menjadi sinyal
interferogram yang selanjutnya mengenai sampel dan diterima oleh detektor. Sinyal kemudian diamplifikasi sehingga sinyal dengan frekuensi tinggi akan dihilangkan dengan filter. Sinyal
tersebut selanjutnya dikonversi ke bentuk digital oleh analog-to-digital converter dan dipindahkan ke komputer untuk Fourier-Transformation. Hasil Fourier-Transformation
berupa spektrum inframerah yang yang menjelaskan dua parameter, yaitu panjang gelombang dalam nanometer dan intensitasnya. Ukuran puncak pada spektrum adalah indikasi langsung
dari jumlah komposisi yang ada di dalam bahan tersebut TNC 2001. Adanya software alogaritma modern menjadikan spektroskopi inframerah sebagai alat yang sangat baik untuk
analisis kuantitatif.
Gambar 9. Proses perubahan sinyal pada instrumen spektroskopi FTIR TNC 2001 Salah satu instrumen yang menerapkan prinsip spektroskopi FTIR adalah FOSS
MilkoScan FT120. FOSS MilkoScan FT120 dapat menganalisis komponen utama dan komponen spesial dalam produk seperti gula, lemak, protein, total padatan, bahkan penurunan
titik beku dapat dianalisis. Interferometer pada FOSS MilkoScan FT120 memiliki semua spektrum analisis yang dikombinasikan dengan presisi dan stabilitas metode konvensional
FOSS 2004. FOSS MilkoScan FT120 umumnya digunakan pada industri produk olahan susu.
19
D. KALIBRASI SPEKTROSKOPI INFRAMERAH
Kalibrasi merupakan dasar untuk meyakinkan keakuratan dan kekonsistenan pengukuran. Kalibrasi menurut EMEA 2012 adalah proses pembuatan model yang menghubungkan dua jenis
data pengukuran. Kalibrasi dalam teknik spektroskopi diperoleh dengan mengukur hubungan antara absorbansi dan reflektan dari panjang gelombang yang dihasilkan oleh spektrometer dengan
konsentrasi larutan unsur yang dianalisis. Osborne 2000 menyatakan instrumen spektroskopi inframerah dapat menentukan
komposisi kimia suatu sampel dengan menggunakan nilai pantulan reflectance, R dan absorbansi log 1R. Instrumen spektroskopi inframerah harus melalui proses kalibrasi agar dapat mengenal
komposisi kimia sampel yang akan dianalisis Mark Campbell 2008. Kesulitan dalam mengkalibrasi menurut Osborne 2000 adalah masalah informasi alam yang kompleks dalam
spektrum inframerah. Contohnya setiap puncak spektrum hampir selalu tumpang tindih oleh satu atau lebih puncak-puncak yang lain.
Prosedur kalibrasi spektroskopi inframerah diawali dengan pengukuran spektrum sampel. Hasil analisis kimiawi metode konvensional diperlukan untuk penentuan spektrum absorbansi dan
pantulan pada spektroskopi inframerah. Hasil spektrum dan data kimia metode konvensional sampel dilanjutkan dengan perhitungan menggunakan software bawaan instrumen spektroskopi
inframerah. Hasil pengolahan data tersebut menunjukkan hubungan antara spektrum sampel dengan komposisi kimianya yang disebut model kalibrasi Mark Campbell 2008. Selanjutnya
sistem komputer mengaplikasikan model kalibrasi yang telah dihasilkan untuk mengukur spektrum sampel yang terukur oleh instrumen dan menentukan komposisi kimianya Mark
Campbell 2008. Metode kalibrasi spektrum spektroskopi inframerah dibagi dalam dua kategori yaitu
metode kalibrasi untuk panjang gelombang terpilih metode lokal dan metode yang melibatkan seluruh spektrum metode global atau sering disebut metode kalibrasi spektrum penuh full
spectrum calibration methods. Principal Component Regression PCR dan Partial Least Squares PLS termasuk dalam metode global. Pada pembuatan model kalibrasi spektrum spektroskopi
inframerah kali ini hanya digunakan metode Partial Least Squares PLS. Metode Partial Least Squares PLS atau metode regresi kuadrat terkecil parsial pertama
kali dikembangkan oleh Herman Wold pada tahun 1960. Metode ini merupakan salah satu dari analisis multivariate. Menurut Esbensen 2002, analisis multivariate merupakan salah satu jenis
analisis statistik yang digunakan untuk menganalisis data dimana data yang digunakan memiliki banyak peubah bebas independent variabels dan peubah terikat dependent variabels. Analisis
ini memperlihatkan bentuk hubungan antara beberapa variabel bebas terhadap satu variabel terikat. Metode PLS merupakan metode yang digunakan untuk membuat prediksi model ketika
terdapat banyak faktor dan kolinearitas yang tinggi Tobias 2012. Pada dasarnya metode PLS adalah penggabungan model pendugaan sebagai pengembangan model-model kalibrasi yang
melibatkan lebih dari dua peubah laten bebas dan tidak bebas. Metode tersebut tidak memiliki formula tertutup untuk ragam koefisien regresi. Metode PLS digunakan untuk memperoleh
pendugaan bagi Y sebagai fungsi peubah-peubah X
n
yang terpilih. Persamaan regresi kalibrasi antara peubah Y dengan a dan b sebagai konstanta kuadrat terkecil parsial X terpilih dinyatakan
sebagai berikut:
20
Y = a + b
1
X
1
+ b
2
X
2
+ ...... + b
n
X
n
6 dimana:
Y = hasil perkiraan alat
a = intercept persamaan garis
b1, b2,b
n
= slope yang berhubungan dengan perubahan X
1,
X
2,
X
n
panjang gelombang nilai penyerapan Y
Model kalibrasi yang dihasilkan dari pengolahan data menggunakan metode PLS selanjutnya dievaluasi berdasarkan koefisien determinasi kalibrasi R
2
, standard error of calibration SEC, standard error of cross validation SECV, dan koefisien determinasi pada cross validation 1-
VR Decandia et al. 2009. Selain metode PLS, pembuatan model kalibrasi juga dapat dilakukan dengan metode
adjustment slope and intercept. Metode ini merupakan metode untuk pembuatan model kalibrasi baru dengan menyesuaikan slope dan intercept model kalibrasi yang telah ada sebelumnya dengan
set kalibrasi sampel yang akan dibuat model kalibrasinya FOSS 2005. Umumnya metode ini digunakan apabila sampel yang dianalisis memiliki spektrum, sifat fisik, dan komposisi kimia
yang hampir sama dengan sampel yang digunakan untuk pembuatan model kalibrasi sebelumnya. Metode adjustment slope and intercept biasanya terdapat pada instrumen Fourier Transform
Infrared FTIR Spectroscopy. Menurut DCT 2008, slope merupakan ukuran kemiringan dari suatu garis. Slope adalah
koefisien regresi untuk variabel X variabel bebas. Selain itu, dalam konsep statistika slope merupakan suatu nilai yang menunjukkan seberapa besar kontribusi yang diberikan suatu variabel
X terhadap variabel Y. Intercept adalah suatu titik perpotongan antara suatu garis dengan sumbu Y pada sumbu kartesius pada saat nilai X = 0. Intercept hanyalah suatu konstanta yang
memungkinkan munculnya koefisien lain di dalam model regresi DCT 2008. Model kalibrasi baru tersebut selanjutnya dievaluasi berdasarkan koefisien determinasi kalibrasi R
2
dan standard error of calibration SEC Decandia et al. 2009.
