Pengembangan pemutuan buah manggis untuk ekspor secara non destruktif dengan jaringan syaraf tiruan
DISERTASI
PENGEMBANGAN PEMUTUAN BUAH MANGGIS
UNTUK EKSPOR SECARA NON DESTRUKTIF DENGAN
JARINGAN SYARAF TIRUAN
Sandra
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul: “Pengembangan
Pemutuan Buah Manggis untuk Ekspor Secara Non Destruktif Dengan Jaringan Syaraf
Tiruan” adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dengan arahan dari
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
manapun. Semua sumber daya dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara
jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Juni, 2007
Sandra
Nrp.F161020081/TEP
ii
ABSTRAK
SANDRA. Pengembangan Pemutuan Buah Manggis untuk Ekspor Secara Non
Destruktif dengan Jaringan Syaraf Tiruan. Dibimbing oleh HADI K.PURWADARIA,
I WAYAN BUDIASTRA, SUROSO dan AMORANTO TRISNOBUDI.
Teknik pemutuan manggis untuk ekspor masih dilakukan secara manual
terhadap mutu bagian luar buah saja. Hal ini menyebabkan mutu manggis untuk ekspor
masih belum memuaskan konsumen karena ketidakseragaman dan adanya manggis
yang rusak bagian dalam. Teknik manual sangat tergantung pada keadaan dan kondisi
dari tenaga penyortir. Kelemahan evaluasi secara manual ini penyebabnya adalah
faktor kelelahan manusia, keragaman visual dan perbedaan persepsi mutu buah.
Penelitian ini mempunyai tujuan membangun sistem kecerdasan buatan
berbasis jaringan syaraf tiruan, untuk mekanisme sortasi dan pemutuan buah manggis
segar secara non-destruktif dengan menggunakan JST. Parameter input yang
digunakan adalah hasil dari pengolahan citra dan gelombang ultrasonik, pengolahan
citra untuk mutu luar dan gelombang ultrasonik untuk mutu dalam. Sampel manggis
yang digunakan dalam penelitian ini adalah buah manggis yang telah dipilah oleh
tenaga penyortir berpengalaman kemudian diambil citranya dengan kamera CCD
digital berwarna dengan perangkat penunjang video capture MATROX Meteor, dan
diukur gelombang ultrasonik pada frekwensi 50kHz.. Keluaran dari citra digital dan
ultrasonik yang mempunyai korelasi dengan mutu dijadikan input JST.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa area, indek warna merah (r), indek warna
biru (b), saturasi, intensitas, dan kecepatan gelombang ultrasonik mempunyai korelasi
dengan kelas SNI manggis, sedangkan r, g, b, H, S, dan I mempunyai korelasi dengan
sifat fisiko-kimia. Ketepatan pemutuan keutuhan kelopak dengan pengolahan citra
adalah sebesar 100 %. Pemutuan berdasarkan diameter mempunyai ketepatan sebesar
94 %. Rata-rata kecepatan gelombang ultrasonik manggis rusak adalah 0.1402 mm/µs
dan manggis tidak rusak adalah 0.1282 mm/ µs. Ketepatan pemutuan manggis dengan
JST sebesar 95 % untuk kelas SNI dan 92 % untuk pendugaan rasio gula/asam.
Kata Kunci: pemutuan secara non destruktif, manggis, jaringan syaraf tiruan, panjang
gelombang ultrasonik, citra digital.
iii
ABSTRACT
SANDRA. Development of Non Destructive Grading For Export Mangosteen
Using Neural Network. Under Supervision of HADI K.PURWADARIA, I WAYAN
BUDIASTRA, SUROSO and AMORANTO TRISNOBUDI
Grading of mangosteen for export in Indonesia, so far, is done manually based
on visual evaluation. The practices cause ununiform quality, since the inside defects of
fruits are undetected. Human errors also occur frequently due to the fatigue of the
workers. This research aimed to develop a non destructive grading system to evaluate
mangosteen quality for export using neural network. Input data for neural network
were parameters obtained from image processing and ultrasonic measurement which
had strong relationships with quality characteristics of mangosteen. The results
indicated that area, red color index (r), blue color index (b), hue, saturation, intensity,
and the velocity of ultrasonic wave were correlated with the physico-chemical
characteristics of mangosteen. The accuracy level in evaluation of calyx wholeness
using image processing was 100 %. Grading of mangosteen based on diameter reached
94 % accuracy. The average of ultrasonic wave velocity for the defect mangosteen was
0.1402 mm/µs while for the wholesome mangosteen was 0.1282 mm/ µs. The accuracy
level of neural network prediction for grading mangosteen quality was 95 %, and for
the ratio of sugar/acid was 92 %.
Keywords: non destructive grading, mangosteen, neural network, ultrasonic
wavelength, image processing.
iv
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2007
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
Bentuk apapun, baik cetak, fotocopi, mikrofilm, dan sebagainya
v
PENGEMBANGAN PEMUTUAN BUAH MANGGIS
UNTUK EKSPOR SECARA NON DESTRUKTIF DENGAN
JARINGAN SYARAF TIRUAN
Sandra
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
vi
Judul Disertasi
: Pengembangan Pemutuan Buah Manggis Untuk Ekspor Secara
Non Destruktif dengan Jaringan Syaraf Tiruan
Nama Mahasiswa
: Sandra
Nomor Pokok
: F 161020081/TEP
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.Dr.Ir. Hadi K.Purwadaria, M.Sc.
Ketua
Dr.Ir I Wayan Budiastra, M.Agr.
Anggota
Dr. Ir. Amoranto Trisnobudi.
Anggota
Dr. Ir. Suroso, M.Agr.
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Ilmu Keteknikan Pertanian
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof.Dr. Ir. Budi Indra Setiawan. M.Agr.
Prof.Dr.Ir.Khairil Anwar Notodiputro, MS.
Tanggal Ujian: 29 Juni 2007
Tanggal Lulus:
vii
PRAKATA
Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang maha besar
yang menguasai alam semesta ini, atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga disertasi
berjudul “Pengembangan Pemutuan Buah Manggis untuk Ekspor Secara Non
Destruktif dengan Jaringan Syaraf Tiruan” ini dapat diselesaikan.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis haturkan
kehadapan: Bapak Prof . Dr. Ir. Hadi Karya Purwadaria, MSc., Bapak. Dr. Ir. I Wayan
Budiastra, MAgr., Bapak Dr. Ir. Suroso, MAgr., dan Bapak Dr. Ir. Amoranto
Trisnobudi, yang telah meluangkan waktu, memberikan bimbingan dan dukungan
yang tidak terhingga sehingga penulis dapat melewati tahapan studi S3.
Ucapan terima kasih juga penulis haturkan kehadapan: Bapak Prof. Dr.Ir. Budi Indra
Setiawan, Magr. selaku ketua program studi Ilmu Keteknikan Pertanian, Sekolah
Pascasarjana IPB yang telah banyak memberi masukan dalam ujian tertutup dan
penyempurnaan disertasi ini, Bapak. Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, Magr. selaku
penguji luar pada ujian tertutup yang telah banyak memberi masukan kepada penulis.
Penulis juga menghaturkan terimakasih kepada Bapak Dr. Ir. Sobir, MSi. Ketua Pusat
Kajian Buah-buahan Tropika (PKBT) – IPB, dan Bapak Dr. Ir. Mohamad Reza
Tirtawinata, MS. Kepala Divisi Pengembangan Proyek Khusus, Taman Wisata
Mekarsari. yang telah berkenan menjadi penguji luar komisi pada ujian terbuka.
Penyelesaian Disertasi ini tidak lepas dari dukungan dan pengorbanan yang
sangat besar dari istri dan ananda yang selalu memberikan semangat kepada penulis.
Penulis menghaturkan terimakasih kepada ibunda yang selalu berdoa untuk penulis,
juga seluruh keluarga yang telah banyak memberi perhatian kepada penulis.
Kepada pimpinan Universitas Andalas penulis sampaikan ucapan terima kasih
atas ijin studi yang diberikan kepada penulis. Kepada seluruh dosen di TEP penulis
ucapkan terima kasih karena telah banyak memberikan pengalaman belajar selama
studi di IPB, juga teman-teman TEP dan semua pihak yang banyak memberikan
dukungan kepada penulis. Harapan penulis semoga disertasi ini dapat bermanfaat.
Amin.
Bogor, Juni 2007
viii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Batu Sangkar, pada 31 Desember 1963 sebagai anak
pertama dari lima bersaudara pasangan.H.Munir (alm) dan Hj. Sariani. Pada Tahun
1989 penulis lulus sebagai Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian Universitas
Andalas Padang, Jurusan Teknologi Pertanian. Pada Tahun 1995 penulis melanjutkan
studi pada Program Pascasarjana Universitas Brawijaya Program Studi Pasca Panen
dan lulus pada Tahun 1998. Studi S3 pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
mulai ditempuh pada Tahun Ajaran 2002/2003 dengan Beasiswa pendidikan
pascasarjana diperoleh dari Depdiknas.
Sejak Tahun 1993 penulis bertugas sebagai dosen di Jurusan Teknologi
Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Andalas Padang. Sebuah artikel telah
diterbitkan dengan judul ’Pendugaan Tingkat Ketuaan Manggis Secara Non Destruktif
Dangan Jaringan Syaraf Tiruan’, pada jurnal Agritek 2005. Karya Ilmiah Yang
Berjudul ’Pengembangan Metoda Pemeriksaan Mutu Buah Manggis Secara NonDestruktif Menggunakan Pengolahan Citra’ telah disajikan pada Seminar Nasional
Teknologi Inovatif Pascapanen untuk Pengembangan Industri berbasis Pertanian.di
Bogor, tahun 2005. Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3
penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ............................................................................................................
DAFTAR TABEL.................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................................
PENDAHULUAN ................................................................................................
Latar Belakang ...................................................................................................
Permasalahan ....................................................................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................................................
Manfaat Penelitian .............................................................................................
iii
xii
xiii
xv
1
1
5
7
7
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................
Manggis..............................................................................................................
Pasca Panen Manggis.........................................................................................
Fisiologi Buah Manggis.....................................................................................
Teknik Pengolahan Citra....................................................................................
Penggunaan Sifat Akuistik Untuk Evaluasi Kualitas Internal ...........................
Jaringan Syaraf Tiruan .......................................................................................
8
8
11
15
17
19
24
METODE PENELITIAN......................................................................................
Tempat Dan Waktu Penelitian ...........................................................................
Bahan Dan Peralatan..........................................................................................
Prosedur Penelitian ............................................................................................
Pengukuran Gelombang Ultrasonik ...............................................................
Pengambilan Citra ..........................................................................................
Pengukuran Sifat Fisikokimia.........................................................................
Pengembangan Pemutuan Buah Manggis Dengan JST ..................................
26
26
26
27
30
31
36
38
HASIL DAN PEMBAHASAN.............................................................................
Prasortasi Buah Manggis Berdasarkan Keutuhan Kelopak ..............................
Hubungan Indek Rgb Dengan Mutu Buah Manggis..........................................
Hubungan Indek Rgb Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis.......................
Sebaran Hsi Dengan Mutu Buah Manggis.........................................................
Hubungan Hsi Dengan Sifat Kimia Buah Manggis ...........................................
Hubungan Fitur Tekstur Dengan Mutu Buah Manggis .....................................
Pemutuan Berdasarkan Ketuaan Buah Manggis................................................
Pemutuan Berdasarkan Area Citra Diambil Dari Atas ......................................
Pemutuan Berdasarkan Area Citra Diambil Dari Samping................................
Hubungan Antara Sifat Fisikokimia Dengan Mutu Manggis ............................
Pemutuan Bagian Dalam Buah Manggis ...........................................................
Hubungan Kecepatan Ultrasonik Dengan Sifat Kimia Manggis .......................
Sistem Pemutuan Manggis Dengan Jaringan Syaraf Tiruan..............................
46
46
48
51
56
59
60
63
68
70
74
76
78
79
x
Pemutuan Manggis Ekspor dan Manggis Tolakan ........................................ 80
Pendugaan Rasio Gula/Asam Manggis Ekspor ............................................ 82
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan .......................................................................................................... 87
Saran ................................................................................................................. 88
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 89
LAMPIRAN.......................................................................................................... 96
xi
DAFTAR TABEL
1.
Halaman
Ekspor Manggis Indonesia 2000 – 2005......................................................
2
2.
Produksi Manggis Indonesia …………………………………...…………
8
3.
Luas Panen, Produktivitas Dan Produksi Manggis ……………….....…….
10
4.
Persyaratan Mutu Manggis Segar ................................................................
11
5.
Karakteristik Buah Manggis.........................................................................
16
6.
Komposisi Zat Gizi Manggis (Per 100 G )..................................................
18
7.
Kriteria Mutu Bagian Dalam Manggis .......................................................
27
8
Hasil Perhitungan Statistik Pada Data Luas Area Kelopak Manggis........
47
9
Tabel Perbandingan Antara Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra........................................
10. Nilai Statistik Rgb Manggis Mutu Super, Mutu I Dan Manggis Tolakan...
47
50
11 Nilai Statistik HSI Pada Semua Mutu Manggis...........................................
56
12 Nilai Statistik Tekstur Buah Manggis Mutu Ekspor Dan Buah Manggis
Tolakan....................................................................................................
13 Perbandingan Antara Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra........................................
14 Hubungan Antara Diameter Buah Manggis Dengan Area...........................
15 Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan Pengolahan
Citra Dari Atas...........................................................................................
16 Hubungan Antara Diameter Manggis Dengan Piksel (Area) (Citra
Samping)......................................................................................................
17 Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan Pengolahan
Citra Dari Samping....................................................................................
18 Hasil Perhitungan Statistik Kecepatan Gelombang
Ultrasonik....................................................................................................
19 Keluaran JST Untuk Pemutuan Manggis.....................................................
62
65
69
70
71
72
77
80
20 Hasil Validasi Pemutuan Buah Manggis Dengan JST................................
81
21 Keluaran JST Untuk Rasio Gula/Asam........................................................
82
22 Hasil Validasi Pemutuan Rasio Gula/Asam ...............................................
84
xii
DAFTAR GAMBAR
2.
Halaman
Roadmap Penelitian Utama Pengembangan Mesin Sortasi Dan Pemutuan
Buah Manggis Segar ………….....................……………………………......
3
Buah Manggis Rusak Bagian Dalam ……………………………………......
6
3
Indeks Kematangan Buah Manggis .............................................................
4
Bentuk Penjalaran Gelombang Pada Selang Waktu Tertentu ........................
20
5
6
Elemen Volume Dalam Padatan Pada Keadaan Seimbang (Atas) Dan Pada
Saat Dilalui Gelombang Akustik (Bawah)...................................................
Arsitektur Jaringan Syaraf Tiruan .................................................................
21
25
7
Kriteria Mutu Dalam Manggis ..............................................................................
28
8
Tahapan Pelaksanaan Penelitian ...........................................................................
29
9
Pemeriksaan Manggis Menggunakan Gelombang Ultrasonik........................
29
10 Skema Perekaman Obyek Manggis Ke Dalam Citra Digital ............................
32
11 Hasil Thresholding......................................................................................
34
12 Tahap Pemutuan Buah Manggis Dengan JST.....................................................
39
13 Struktur Model Jst I ................................................................................................
40
14 Struktur Model Jst Ii ...............................................................................................
40
15 Arsitektur Jst Lapisan Jamak.................................................................................
42
16 Thresholding Kelopak ............................................................................................
46
17 Sebaran Antara Jumlah Piksel Kelopak Utuh Dan Jumlah Kelopak Tolakan
(Garis Mendatar Adalah Batas Luasan Untuk Masing-Masing Kelopak). .....
18 Tampilan Program Penentuan Jumlah Kelopak ........................................
47
48
19 Sebaran Indek Warna Merah ( r) Pada Berbagai Tingkatan Mutu Manggis.
49
20 Sebaran Indek Warna Hijau (g) Pada Berbagai Tingkatan Mutu Manggis..
49
21 Sebaran Indek Warna Biru ( b) Pada Berbagai Tingkatan Mutu Manggis....
51
22 Hubungan r Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis.................................
52
23 Hubungan g Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis................................
53
24 Hubungan b Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis................................
55
25 Sebaran Nilai Hue (H) Dengan Mutu Manggis............................................
57
26 Sebaran Nilai Saturasi (S) Dengan Mutu Manggis.......................................
58
27 Sebaran Nilai Intensitas (I) Dengan Mutu Manggis......................................
58
1.
xiii
9
28 Hubungan HSI Dengan Sifat Kimia Buah Manggis.....................................
60
29 Sebaran Nilai Kontras Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis............
61
30 Sebaran Nilai Homogenitas Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.....
61
31 Sebaran Entropi Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.................
63
32 Sebaran Energi Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.................
63
33 Pemutuan Manggis Di Tingkat Pengepul/Ekportir (Mutu Eksport”A”;
Tolakan “B”) ...........................................................................................................
34 Tampilan Program Penentuan Tingkat Ketuaan...........................................
64
65
35 Buah Manggis Salah Pendugaan Pengolahan Citra......................................
66
36 Hubungan Antara Diameter Manggis Dengan Jumlah Piksel......................
67
37 Hubungan Antara Berat Manggis Dengan Jumlah Piksel.............................
67
38 Hubungan Antara Berat Manggis Dengan Diameter Manggis...................
67
39 Hasil Thresholding Buah Manggis Citra Dari; (A) Atas, (B) Samping….
68
40 Hubungan Diameter Dengan Pemutuan Secara Manual...........................
72
41 Hubungan Diameter Dengan Pemutuan Hasil Pengukuran...........................
73
42 Hubungan Jumlah Piksel Dengan Dengan Pemutuan Buah Manggis.........
73
43 Sebaran Total Gula Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis............
74
44 Sebaran Total Padatan Terlarut Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah
Manggis......................................................................................................
45 Sebaran Total Asam Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.............
75
75
46 Sebaran Kekerasan Kulit Buah Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah
Manggis.........................................................................................................
76
47 Hubungan Kecepatan Gelombang Ultrasonik Dengan Pemutuan Buah
Manggis...........................................................................................................
48 Hubungan Kecepatan Gelombang Ultrasonik Dengan Sifat Kimia Buah
Manggis..........................................................................................................
49 Struktur Jst Untuk Pemutuan Buah Manggis.............................................
78
81
50 Struktur JST Untuk Pendugaan Rasio Gula/Asam................................
83
51 Pemisah Obyek (Manggis) Dengan Latar Belakang......................................
85
52 Visualisai Sistem Pemutuan Manggis Dengan JST I.....................................
85
53 Visualisai Sistem Pemutuan Rasio Gula/Asam Dengan JST II..................
86
xiv
77
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
Perbandingan Pemutuan Kelopak Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra ..................................... 97
Perbandingan Antara Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra ..................................... 98
Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra Dari Atas ..................... 99
Pemutuan Manggis Secara Manual........................................................... 101
6
Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra Dari Samping .............. 103
Data Pelatihan Jst I..................................................................................... 105
7
Hasil Pelatihan Jst Model I......................................................................... 107
8
Pembobot Akhir JST Model I ................................................................... 109
9
Data Validasi Jst Model I ........................................................................... 111
10
Hasil Validasi Jst Model I .......................................................................... 112
11
Data Pelatihan Jst Model Ii ....................................................................... 113
12
Pembobot Akhir Jst Jst Model Ii ................................................................ 114
13
14
Data Validasi Jst Model Ii......................................................................... 117
Hasil Validasi Jst Model Ii ......................................................................... 118
xv
PENDAHULUAN
Latar belakang.
Manggis merupakan salah satu primadona ekspor buah-buahan segar, yang
menjadi andalan Indonesia untuk meningkat pendapatan devisa Negara, dan
memiliki pangsa pasar dan nilai ekonomis yang tinggi di luar negeri. Pasar buah
manggis masih mempunyai peluang yang besar ini ditunjukkan oleh permintaan
pasar yang masih relatif besar daripada penawarannya, hal ini berlaku untuk pasar
di dalam negeri maupun pasar ekspor. Kemudian tingginya nilai ekonominya
tercermin dari harga buah manggis yang relatif lebih tinggi apabila dibandingkan
dengan harga buah-buahan lainnya. (Direktorat Tanaman Buah Direktorat
Jenderal Bina Produksi Hortikultura, 2007). Harga buah manggis mungkin yang
termahal diantara jenis buah-buahan tropis yang lain, kebanyakan buah disantap
matang, jarang yang diproses lebih lanjut, mungkin karena adanya penurunan rasa
dan aroma (Ashari, 1995)
Manggis mempunyai peluang pasar yang cukup besar untuk ditingkatkan
ekspornya, karena tidak banyak pesaing-pesaing di dunia yang sudah
membudidayakan manggis dan bermain di pasar internasional, kecuali Thailand
dan Malaysia. Oleh karena itu apabila ingin meraih peluang tersebut, manggis
harus ditangani secara serius mulai dari budi daya, teknologi pasca panen sampai
pemasarannya dan yang penting harus dikerjakan secara perkebunan. Negaranegara tujuan utama ekspor buah manggis Indonesia adalah Taiwan, Hongkong,
Jepang, Singapura, Belanda, Perancis dan Arab Saudi. Ukuran buah manggis
untuk ekspor masing-masing negara berbeda, menurut petani/pengepul buah
manggis di Purwakarta negara-negara Eropa lebih suka yang berukuran besar dan
negara-negara timur tengah suka yang berukuran agak kecil.
Produksi manggis Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan,
pada tahun 1990 produksi 357.54 ton, tahun 1994 produksi 2 687.41 ton, pada
tahun 2000 produksi manggis mencapai 26 400 ton dan meningkat tajam pada
tahun 2003 sebesar 79 073 ton dan produksi pada tahun 2005 sebesar 64 711 ton.
Namun dari total produksi manggis yang dihasilkan oleh petani, hanya sekitar 30
2
– 40 persen yang layak ekspor (Waruwu, et al, 1999). Hal ini disebabkan mutu
buah manggis yang dihasilkan kurang baik, sehingga tidak memenuhi syarat
untuk ekspor, maka pengembangan pemutuan manggis ekspor sangat diperlukan
untuk meningkatkan jumlah dan menjamin manggis yang layak ekspor.
Perkembangan ekspor manggis seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Ekspor manggis Indonesia 2000 – 2005
Tahun
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Volume
(103 ton)
7.18
4.87
6.51
9.30
3.04
8.47
Nilai (US$
juta)
5.89
3.95
6.99
9.31
3.03
6.91
Sumber: Rusnas Buah 2006
Dewasa ini eksportir/pedagang pengepul mengumpulkan buah manggis
dari petani, kemudian buah manggis disortasi secara manual berdasarkan
pengalaman yang turun temurun, sortasi buah manggis yang dilakukan
berdasarkan tingkat ketuaan dan sortasi pemutuan. Sortasi ketuaan dan sortasi
pemutuan dengan cara manual ini sangat tergantung pada keadaan dan kondisi
dari tenaga penyortir, yang juga jadi permasalahan adalah perbedaan persepsi
masing-masing penyortir terhadap mutu buah, sehingga hasilnya kurang seragam
dan waktunya lama karena dilakukan lebih dari satu kali.
Sortasi berdasarkan tingkat ketuaan, dilakukan untuk menentukan lokasi
pemasaran dimana tingkat ketuaan tinggi pemasarannya hanya untuk daerah yang
dekat/lokal, sedangkan untuk ekspor digunakan buah manggis dengan tingkat
ketuaan yang masih rendah. Sedangkan untuk sortasi pemutuan berdasarkan
ukuran, disamping untuk memisahkan manggis yang tidak bisa diekspor juga
biasanya digunakan untuk menentukan negara tujuan ekspor, timur tengah untuk
buah yang berukuran kecil, sedangkan untuk negara lainnya yang berukuran
besar. Sortasi mutu bagian dalam manggis saat ini dilakukan secara destruktif
dengan jalan mengambil beberapa sampel kemudian dibelah. Pemutuan bagian
dalam adalah melihat kerusakan bagian dalam yang terdiri dari getah kuning
3
(gambogen) pada permukaan daging buah, daging buah berwarna bening dan
keras (transluscent) serta busuknya daging buah (decay).
Kajian tentang sortasi buah manggis dilakukan secara sinergis oleh
beberapa peneliti dengan beberapa fokus kajian yang tergabung dalam penelitian
hibah pasca yang berjudul Pengembangan Mesin Sortasi Manggis Otomatis
Berbasis Teknik Pemeriksaan Secara Non-destruktif dan Jaringan Syaraf Tiruan,
roadmap penelitian tercantum pada Gambar 1.
Sitem Evaluasi
Ultrasonik
Perangkat keras
Mesin Sortasi
Sistem Evaluasi
Citra Digital
Perangkat Lunak
Mesin Sortasi
Program Komputer
Ultrasonik
Jaringan
Syaraf Tiruan
Integrasi Perangkat
keras dan Perangkat
Lunak
Sinergi Ultrasonik
dan Citra digital
Program Komputer
Citra digital
Karakteristik
Mutu Dalam
Model
Kontrol
Sistem Mekanik
Mesin Sortasi
Karakteristik
Mutu Luar
0
Prototipe Mesin
Sortasi Otomatis
Modifikasi
Rancangan
Sistem Elektronik
Mesin Sortasi
1
2
3
Tahun
Keterangan:
= Penelitian yang dilakukan
Gambar 1. Roadmap penelitian pengembangan mesin sortasi dan pemutuan buah
manggis segar
Berdasarkan Gambar 1 terlihat bahwasanya terdapat beberapa tahapan
penelitian, masing-masing tahapan dilakukan oleh beberapa peneliti. Fokus kajian
dalam penelitian ini adalah menentukan karakteristik mutu luar dan mutu dalam
buah manggis, dengan jalan melakukan sistem evaluasi citra digital dengan
program komputer citra digital, sedangkan untuk evaluasi sistem ultrasonik
dilakukan oleh peneliti lain. Hasil dari sistem evaluasi citra digital ini dikaji lebih
lanjut untuk menyusun perangkat lunak mesin sortasi dengan sinergi ultrasonik
4
dan citra digital menggunakan jaringan syaraf tiruan. Hasil sistem evaluasi ini
juga digunakan untuk menyusun perangkat keras mesin sortasi manggis yang
diteliti lebih mendalam oleh peneliti yang lainnya.
Kajian tentang mutu luar dan mutu dalam sangat penting dilakukan untuk
mendapatkan metode penanganan pasca panen yang lebih cepat dengan tingkat
kesalahan yang relatif rendah untuk mengganti metoda manual yang dilakukan
selama ini. Alasan pemilihan teknik pengolahan citra untuk pemutuan luar karena
kriteria dan persyaratan sortasi bisa dinilai secara visual, sedangkan untuk
menentukan mutu bagian dalam buah manggis menggunakan teknologi
gelombang ultrasonik. Metoda citra dan gelombang ultrasonik ini merupakan
metoda kualitatif secara non-destruktif (tanpa merusak bahan). Aplikasi teknik
pengolahan citra di bidang pertanian telah banyak dilakukan antara lain oleh
Chaerle dan Straeten (2001) menggunakan citra digital untuk memonitor
tumbuhan sehat, Quevedo (2002) menganalisa tekstur citra digital untuk melihat
keadaan permukaan dan struktur mikro dari sel kentang, Gay, Berruto dan
Piccarolo (2002) menggunakan citra untuk pemutuan buah, Jahns, Nielsen dan
Paul (2001) menganalisis atribut citra untuk pemutuan tomat.
Sedangkan gelombang ultrasonik telah digunakan untuk menentukan sifat
buah apel (Garret dan Furry 1992), pemeriksaan kekerasan buah alpukat
(Mizrach et al., 1998), kematangan buah tomat cherry (Trisnobudi 1998),
sedangkan Galili et al. (1993) untuk kekerasan buah alpokat,. Cheng dan Haugh
(1994) menerapkan ultrasonik moment untuk mendeteksi kerusakan dalam
pada kentang, Budiastra et al. (2002) melakukan pengukuran gelombang
ultrasonik pada manggis utuh serta Haryanto et al. (2001) untuk melihat
kematangan dan rusaknya buah durian.
Hubungan antara parameter mutu dengan kelompok mutu produk
pertanian biasanya sangat komplek, oleh sebab itu diperlukan suatu teknik
yang dapat menggambarkan hubungan tersebut secara baik seperti yang
dilakukan oleh otak manusia.
Jaringan syaraf tiruan (JST) merupakan sebuah struktur komputasi yang
dikembangkan dari proses sistem jaringan syaraf biologi di dalam otak. Pada
dasarnya JST terdiri dari beberapa lapisan node yaitu sebuah lapisan masukan,
5
lapisan tersembunyi dan sebuah lapisan keluaran, unit komputasi yang paling
sederhana dalam setiap lapisan disebut node dan terhubung satu sama lain.
Keuntungan dari metode JST adalah dapat membangun fungsi non linier
dan hanya memerlukan data masukan dan keluaran tanpa mengetahui dengan jelas
proses dalam jaringan. Hal ini cocok diterapkan pada data citra dan data
ultrasonik. Turban et al. (2005) jaringan syaraf tiruan dapat dengan cepat
mengidentifikasi pola untuk menghasilkan arah tindakan yang direkomendasikan.,
sedangkan Pandjaitan (2007) mengemukakan jaringan syaraf tiruan merupakan
suatu sistem komputasi yang dibuat dari sejumlah elemen pemroses yang
sederhana dan saling diinterkoneksikan untuk memproses informasi melalui
masukan dari luar dan mampu merespon keadaan yang dinamis.
JST telah banyak diaplikasikan dalam bidang pertanian, karena jaringan
syaraf tiruan efektif untuk memecahkan berbagai permasalahan seperti
pengidentifikasian sampel (termasuk suara dan citra), klasifikasi, peramalan serta
pemecahan permasalahan kombinatorial, adaptif control dan multisensor data
fusion. Selain itu Jaringan syaraf tiruan mampu memecahkan permasalahan
dimana hubungan antara masukan dan keluaran tidak diketahui dengan jelas.
Penelitian yang pernah dilakukan seperti optimasi kontrol manajemen irigasi,
model sensor terhadap daging sapi, memprediksi kadar air tanah, prediksi
hubungan suhu dan kelembaban tanah tanpa perlu mengetahui konduktifitas
difusifitas panas bulk density.
Permasalahan
Permasalahan utama pada buah-buahan musiman termasuk buah manggis
adalah proses matang buah tidak serentak hal ini disebabkan bunga manggis tidak
muncul sekaligus, disamping itu ukuran buah juga tidak seragam. Sehingga sortasi
dan grading atau pemutuan merupakan salah satu proses penanganan pasca panen
yang sangat penting. Menurut Akamine et al. (1993) bahwa Buah-buahan dan
sayur-sayuran mempunyai variasi mutu yang luas, yang disebabkan oleh faktor
genetik, lingkungan dan agronomi. Sortasi mutu diperlukan untuk mendapatkan
keuntungan yang memadai sesuai dengan mutu buah dan sayuran..
6
Saat ini proses pemutuan buah manggis ditingkat petani/pedagang pengepul
masih dilakukan secara manual, kelemahan pemutuan secara manual menurut
Budiastra (2002) adalah sering tidak sesuainya mutu bagian dalam dan bagian luar
buah, juga pemutuan buah-buahan segar secara manual cendrung tidak seragam.
Permasalahan penting lainnya adalah pemutuan bagian dalam dari buah
manggis. Mutu bagian dalam dari buah manggis merupakan hal penting karena
hal ini sering menyebabkan terjadinya klaim konsumen yang berujung penolakan
terhadap buah manggis waktu diekspor, karena ada buah manggis permukaan kulit
bagian luarnya mulus tetapi daging buahnya mengalami kerusakan seperti busuk,
daging buah bening atau daging buah ada getah kuningnya seperti Gambar 2.
Pemutuan bagian dalam yaitu memisahkan manggis yang bagus dengan manggis
yang rusak Jenis kerusakan buah manggis bagian dalam antara lain getah kuning
pada daging buah, daging buah bening, serta adanya daging buah yang busuk.
Gambar 2. Buah manggis rusak bagian dalam
Pemutuan bagian dalam buah manggis yang dilakukan saat ini adalah
secara destruktif dengan jalan mengambil beberapa sampel kemudian dibelah
untuk melihat keadaan bagian dalam buah manggis, sehingga ini tidak efektif
karena buah manggis yang dipasarkan bukanlah buah yang telah diperiksa/diuji
mutunya.
Tujuan Penelitian
7
Penelitian ini mempunyai tujuan mengembangkan pemutuan manggis secara nondestruktif dengan jaringan syaraf tiruan. Parameter yang digunakan adalah hasil
dari pengolahan citra dan kecepatan gelombang ultrasonik.
Tujuan yang lebih spesifik adalah:
1. Mencari hubungan sifat fisiko kimia buah manggis dengan parameter mutu
yang diukur dengan teknik citra digital dan gelombang ultrasonik
2. Menentukan parameter pemutuan dan sortasi buah manggis berdasarkan SNI
dengan teknik pengolahan citra digital dan teknik ultrasonik.
3. Merancang jaringan syaraf tiruan untuk pemutuan dan sortasi buah manggis.
4. Melakukan validasi rancangan jaringan syaraf tiruan untuk pemutuan
manggis.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Hasil pemutuan buah manggis menjadi lebih terjamin.
2. Peningkatan mutu dan jumlah volume manggis ekspor.
TINJAUAN PUSTAKA
Manggis
Manggis merupakan tanaman buah berupa pohon yang berasal dari hutan
tropis yang teduh di kawasan Asia Tenggara, yaitu hutan belantara Malaysia dan
Indonesia. Dari Asia Tenggara, tanaman ini menyebar ke daerah Amerika Tengah
dan daerah tropis lainnya seperti Srilanka, Malagasi, Karibia, Hawaii dan
Australia Utara. Manggis merupakan tanaman tropik basah, yang menyukai
lingkungan yang bersuhu tinggi dan kelembaban yang juga tinggi.(Ashari, 1995;
Verheij dan Coronel, 1997)
Tanaman manggis terdapat diseluruh propinsi di Indonesia. Manggis
tumbuh dan berkembang baik di daerah dengan ketinggian 4 meter sampai
800 meter di atas permukaan laut dan suhu 22 – 32 ºC (Ditjen Hortikultura
2003). Tipe iklim untuk manggis adalah tipe basah dengan curah hujan
antara 1500 – 3000 mm/th dan merata sepanjang tahun, suhu udara rata-rata
20 – 30 oC, pH tanah 5 – 7 (Ashari, 1995; Sunarjono, 2005)
Buah manggis merupakan buah tropis yang paling cocok dengan lidah
orang eropa. Di Indonesia selain untuk memenuhi kebutuhan buah dalam negeri
manggis juga diekspor ke negara lain. Produksi manggis Indonesia dari tahun ke
tahun terus meningkat. Hal ini terlihata dari produksi manggis di Indonesia dalam
kurun waktu 2000 – 2005 seperti pada Tabel 2.
Tabel 2.Produksi Manggis Indonesia
Tahun
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Produksi (ton)
26 400
25 812
62 055
79073
62117
64711
Sumber: BPS dan DirJen Bina Produksi Hortikutura, Deptan
Produksi manggis di Indonesia hampir merata disetiap propinsi, dan
musim panennya tidak sama antar satu daerah dengan daerah lainnya, artinya
ketersediaan buah manggis di Indonesia hampir ada sepanjang tahun, besarnya
9
produksi buah manggis dan luas panen di Indonesia berdasarkan propinsi dapat
dilihat pada Tabel 3.
Untuk tujuan ekspor tingkat kematangan buah manggis sangat perlu
diperhatikan. Ada tujuh tahap indeks kematangan buah manggis menurut Dirjen
Tanaman Buah, Indeks 0 Ciri : Warna buah kuning kehijauan, kulit buah masih
banyak mengandung getah dan buah belum siap dipetik. Indeks 1 Ciri: Warna
kulit buah hijau kekuningan, buah belum tua dan getah masih banyak. Isi buah
masih sulit dipisahkan dari daging. Buah belum siap dipanen. Indeks 2 Ciri:
Warna kulit buah kuning kemerahan dengan bercak merah hampir merata. Buah
hampir tua dan getah mulai berkurang. Isi buah masih sulit dipisahkan dari
daging. Indeks 3 Ciri :Warna kulit buah merah kecoklatan. Kulit buah masih
bergetah. Isi buah sudah dapat dipisahkan dari daging kulit. Buah disarankan
dapat dipetik untuk tujuan ekspor. Indeks 4 Ciri :Warna kulit buah merah
keunguan. Kulit buah masih sedikit bergetah. Isi buah sudah dapat dipisahkan dari
daging kulit dan buah dapat dikonsumsi. Indeks 5 Ciri :Warna kulit buah ungu
kemerahan. Buah mulai masak dan siap dikonsumsi. Getah telah hilang dan isi
buah mudah dilepaskan. Buah lebih sesuai untuk pasar domestik Indeks 6 Ciri
:Warna kulit buah unggu kehitaman. Buah sudah masak. Buah sesuai untuk pasar
domestik dan siap saji (Gambar 3).
Buah manggis yang direkomendasikan untuk ekspor adalah indek 2 dan
indek 3, ini sama dengan yang dilakukan oleh petani Thailand. Sedangkan di
Malaysia tingkat kematangan dibagi 6 yaitu: peringkat indeks warna 0: hijau
dengan sedikit kemerahan, indeks warna 1: merah kekuningan, indeks warna 2:
merah, indeks warna 3: coklat kemerahan, indeks warna 4: merah keungguan,
indeks warna 5 : unggu tua.
Gambar 3. Indeks Kematangan Buah Manggis.
10
Tabel 3. Luas Panen, Produktivitas dan Produksi Manggis
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
Propinsi
Luas panen.
(Ha)
Nanggroe Aceh D.
226
Sum. Utara
657
Sum. Barat
890
Riau
619
Jambi
464
Sum. Selatan
289
Bengkulu
88
Lampung
123
Bangka Belitung
359
SUMATERA
3.715
DKI Jakarta
Jabar
2.601
Jateng
550
D.I. Yogya
263
Jatim
671
Banten
625
JAWA
4.710
Bali
303
N.T.B.
80
N. T. T
0,1
BALI & N. T.
383
Kal. Barat
108
Kal. Tengah
110
Kal. Selatan
39
Kal. Timur
31
KALIMANTAN
288
Sul. Utara
92
Sul. Tengah
36
Sul. Selatan
35
Sul. Tenggara
Gorontalo
37
SULAWESI
200
Maluku
Maluku Utara
57
Papua
1
MALUKU & PAPUA
58
LUAR JAWA
4.644
INDONESIA
9.354
Sumber : Dirjen Bina Produksi Hortikultura Deptan
MANGGIS
Produktivitas
(Ton/Ha)
4,68
11,40
9,83
4,32
9,23
13,96
5,77
5,06
3,23
8,23
10,75
5,60
8,20
7,57
6,70
9,02
6,19
2,53
10,00
5,43
6,09
5,95
9,87
8,13
6,77
9,95
5,00
6,86
2,78
7,19
9,82
1,00
9,67
7,88
8,45
Produksi
(Ton)
1.058
7.489
8.746
2.672
4.285
4.033
508
622
1.161
30.574
27.967
3.078
2.157
5.080
4.189
42.471
1.877
202
1
2.080
658
654
385
252
1.949
915
180
240
103
1.438
560
1
561
36.602
79.073
11
Standar mutu buah manggis tercantum dalam Standar Nasional Indonesia
SNI 01-3211-1992, terdiri dari 3 jenis mutu, yaitu mutu super, mutu I, mutu II,
dengan persyaratan seperti Tabel 4.
Tabel 4. Persyaratan mutu manggis segar
Persyaratan
Jenis Uji
Mutu Super
Mutu I
Mutu II
Keseragaman
Seragam
Seragam
Seragam
Diameter
>65 mm
55-65 mm
65
mm; 55–65 mm;
PENGEMBANGAN PEMUTUAN BUAH MANGGIS
UNTUK EKSPOR SECARA NON DESTRUKTIF DENGAN
JARINGAN SYARAF TIRUAN
Sandra
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI
DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul: “Pengembangan
Pemutuan Buah Manggis untuk Ekspor Secara Non Destruktif Dengan Jaringan Syaraf
Tiruan” adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dengan arahan dari
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
manapun. Semua sumber daya dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara
jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, Juni, 2007
Sandra
Nrp.F161020081/TEP
ii
ABSTRAK
SANDRA. Pengembangan Pemutuan Buah Manggis untuk Ekspor Secara Non
Destruktif dengan Jaringan Syaraf Tiruan. Dibimbing oleh HADI K.PURWADARIA,
I WAYAN BUDIASTRA, SUROSO dan AMORANTO TRISNOBUDI.
Teknik pemutuan manggis untuk ekspor masih dilakukan secara manual
terhadap mutu bagian luar buah saja. Hal ini menyebabkan mutu manggis untuk ekspor
masih belum memuaskan konsumen karena ketidakseragaman dan adanya manggis
yang rusak bagian dalam. Teknik manual sangat tergantung pada keadaan dan kondisi
dari tenaga penyortir. Kelemahan evaluasi secara manual ini penyebabnya adalah
faktor kelelahan manusia, keragaman visual dan perbedaan persepsi mutu buah.
Penelitian ini mempunyai tujuan membangun sistem kecerdasan buatan
berbasis jaringan syaraf tiruan, untuk mekanisme sortasi dan pemutuan buah manggis
segar secara non-destruktif dengan menggunakan JST. Parameter input yang
digunakan adalah hasil dari pengolahan citra dan gelombang ultrasonik, pengolahan
citra untuk mutu luar dan gelombang ultrasonik untuk mutu dalam. Sampel manggis
yang digunakan dalam penelitian ini adalah buah manggis yang telah dipilah oleh
tenaga penyortir berpengalaman kemudian diambil citranya dengan kamera CCD
digital berwarna dengan perangkat penunjang video capture MATROX Meteor, dan
diukur gelombang ultrasonik pada frekwensi 50kHz.. Keluaran dari citra digital dan
ultrasonik yang mempunyai korelasi dengan mutu dijadikan input JST.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa area, indek warna merah (r), indek warna
biru (b), saturasi, intensitas, dan kecepatan gelombang ultrasonik mempunyai korelasi
dengan kelas SNI manggis, sedangkan r, g, b, H, S, dan I mempunyai korelasi dengan
sifat fisiko-kimia. Ketepatan pemutuan keutuhan kelopak dengan pengolahan citra
adalah sebesar 100 %. Pemutuan berdasarkan diameter mempunyai ketepatan sebesar
94 %. Rata-rata kecepatan gelombang ultrasonik manggis rusak adalah 0.1402 mm/µs
dan manggis tidak rusak adalah 0.1282 mm/ µs. Ketepatan pemutuan manggis dengan
JST sebesar 95 % untuk kelas SNI dan 92 % untuk pendugaan rasio gula/asam.
Kata Kunci: pemutuan secara non destruktif, manggis, jaringan syaraf tiruan, panjang
gelombang ultrasonik, citra digital.
iii
ABSTRACT
SANDRA. Development of Non Destructive Grading For Export Mangosteen
Using Neural Network. Under Supervision of HADI K.PURWADARIA, I WAYAN
BUDIASTRA, SUROSO and AMORANTO TRISNOBUDI
Grading of mangosteen for export in Indonesia, so far, is done manually based
on visual evaluation. The practices cause ununiform quality, since the inside defects of
fruits are undetected. Human errors also occur frequently due to the fatigue of the
workers. This research aimed to develop a non destructive grading system to evaluate
mangosteen quality for export using neural network. Input data for neural network
were parameters obtained from image processing and ultrasonic measurement which
had strong relationships with quality characteristics of mangosteen. The results
indicated that area, red color index (r), blue color index (b), hue, saturation, intensity,
and the velocity of ultrasonic wave were correlated with the physico-chemical
characteristics of mangosteen. The accuracy level in evaluation of calyx wholeness
using image processing was 100 %. Grading of mangosteen based on diameter reached
94 % accuracy. The average of ultrasonic wave velocity for the defect mangosteen was
0.1402 mm/µs while for the wholesome mangosteen was 0.1282 mm/ µs. The accuracy
level of neural network prediction for grading mangosteen quality was 95 %, and for
the ratio of sugar/acid was 92 %.
Keywords: non destructive grading, mangosteen, neural network, ultrasonic
wavelength, image processing.
iv
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2007
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
Bentuk apapun, baik cetak, fotocopi, mikrofilm, dan sebagainya
v
PENGEMBANGAN PEMUTUAN BUAH MANGGIS
UNTUK EKSPOR SECARA NON DESTRUKTIF DENGAN
JARINGAN SYARAF TIRUAN
Sandra
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
vi
Judul Disertasi
: Pengembangan Pemutuan Buah Manggis Untuk Ekspor Secara
Non Destruktif dengan Jaringan Syaraf Tiruan
Nama Mahasiswa
: Sandra
Nomor Pokok
: F 161020081/TEP
Disetujui
Komisi Pembimbing
Prof.Dr.Ir. Hadi K.Purwadaria, M.Sc.
Ketua
Dr.Ir I Wayan Budiastra, M.Agr.
Anggota
Dr. Ir. Amoranto Trisnobudi.
Anggota
Dr. Ir. Suroso, M.Agr.
Anggota
Diketahui
Ketua Program Studi
Ilmu Keteknikan Pertanian
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Prof.Dr. Ir. Budi Indra Setiawan. M.Agr.
Prof.Dr.Ir.Khairil Anwar Notodiputro, MS.
Tanggal Ujian: 29 Juni 2007
Tanggal Lulus:
vii
PRAKATA
Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang maha besar
yang menguasai alam semesta ini, atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga disertasi
berjudul “Pengembangan Pemutuan Buah Manggis untuk Ekspor Secara Non
Destruktif dengan Jaringan Syaraf Tiruan” ini dapat diselesaikan.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya penulis haturkan
kehadapan: Bapak Prof . Dr. Ir. Hadi Karya Purwadaria, MSc., Bapak. Dr. Ir. I Wayan
Budiastra, MAgr., Bapak Dr. Ir. Suroso, MAgr., dan Bapak Dr. Ir. Amoranto
Trisnobudi, yang telah meluangkan waktu, memberikan bimbingan dan dukungan
yang tidak terhingga sehingga penulis dapat melewati tahapan studi S3.
Ucapan terima kasih juga penulis haturkan kehadapan: Bapak Prof. Dr.Ir. Budi Indra
Setiawan, Magr. selaku ketua program studi Ilmu Keteknikan Pertanian, Sekolah
Pascasarjana IPB yang telah banyak memberi masukan dalam ujian tertutup dan
penyempurnaan disertasi ini, Bapak. Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, Magr. selaku
penguji luar pada ujian tertutup yang telah banyak memberi masukan kepada penulis.
Penulis juga menghaturkan terimakasih kepada Bapak Dr. Ir. Sobir, MSi. Ketua Pusat
Kajian Buah-buahan Tropika (PKBT) – IPB, dan Bapak Dr. Ir. Mohamad Reza
Tirtawinata, MS. Kepala Divisi Pengembangan Proyek Khusus, Taman Wisata
Mekarsari. yang telah berkenan menjadi penguji luar komisi pada ujian terbuka.
Penyelesaian Disertasi ini tidak lepas dari dukungan dan pengorbanan yang
sangat besar dari istri dan ananda yang selalu memberikan semangat kepada penulis.
Penulis menghaturkan terimakasih kepada ibunda yang selalu berdoa untuk penulis,
juga seluruh keluarga yang telah banyak memberi perhatian kepada penulis.
Kepada pimpinan Universitas Andalas penulis sampaikan ucapan terima kasih
atas ijin studi yang diberikan kepada penulis. Kepada seluruh dosen di TEP penulis
ucapkan terima kasih karena telah banyak memberikan pengalaman belajar selama
studi di IPB, juga teman-teman TEP dan semua pihak yang banyak memberikan
dukungan kepada penulis. Harapan penulis semoga disertasi ini dapat bermanfaat.
Amin.
Bogor, Juni 2007
viii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Batu Sangkar, pada 31 Desember 1963 sebagai anak
pertama dari lima bersaudara pasangan.H.Munir (alm) dan Hj. Sariani. Pada Tahun
1989 penulis lulus sebagai Sarjana Pertanian pada Fakultas Pertanian Universitas
Andalas Padang, Jurusan Teknologi Pertanian. Pada Tahun 1995 penulis melanjutkan
studi pada Program Pascasarjana Universitas Brawijaya Program Studi Pasca Panen
dan lulus pada Tahun 1998. Studi S3 pada Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
mulai ditempuh pada Tahun Ajaran 2002/2003 dengan Beasiswa pendidikan
pascasarjana diperoleh dari Depdiknas.
Sejak Tahun 1993 penulis bertugas sebagai dosen di Jurusan Teknologi
Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Andalas Padang. Sebuah artikel telah
diterbitkan dengan judul ’Pendugaan Tingkat Ketuaan Manggis Secara Non Destruktif
Dangan Jaringan Syaraf Tiruan’, pada jurnal Agritek 2005. Karya Ilmiah Yang
Berjudul ’Pengembangan Metoda Pemeriksaan Mutu Buah Manggis Secara NonDestruktif Menggunakan Pengolahan Citra’ telah disajikan pada Seminar Nasional
Teknologi Inovatif Pascapanen untuk Pengembangan Industri berbasis Pertanian.di
Bogor, tahun 2005. Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari program S3
penulis
ix
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ............................................................................................................
DAFTAR TABEL.................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN.........................................................................................
PENDAHULUAN ................................................................................................
Latar Belakang ...................................................................................................
Permasalahan ....................................................................................................
Tujuan Penelitian ...............................................................................................
Manfaat Penelitian .............................................................................................
iii
xii
xiii
xv
1
1
5
7
7
TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................................
Manggis..............................................................................................................
Pasca Panen Manggis.........................................................................................
Fisiologi Buah Manggis.....................................................................................
Teknik Pengolahan Citra....................................................................................
Penggunaan Sifat Akuistik Untuk Evaluasi Kualitas Internal ...........................
Jaringan Syaraf Tiruan .......................................................................................
8
8
11
15
17
19
24
METODE PENELITIAN......................................................................................
Tempat Dan Waktu Penelitian ...........................................................................
Bahan Dan Peralatan..........................................................................................
Prosedur Penelitian ............................................................................................
Pengukuran Gelombang Ultrasonik ...............................................................
Pengambilan Citra ..........................................................................................
Pengukuran Sifat Fisikokimia.........................................................................
Pengembangan Pemutuan Buah Manggis Dengan JST ..................................
26
26
26
27
30
31
36
38
HASIL DAN PEMBAHASAN.............................................................................
Prasortasi Buah Manggis Berdasarkan Keutuhan Kelopak ..............................
Hubungan Indek Rgb Dengan Mutu Buah Manggis..........................................
Hubungan Indek Rgb Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis.......................
Sebaran Hsi Dengan Mutu Buah Manggis.........................................................
Hubungan Hsi Dengan Sifat Kimia Buah Manggis ...........................................
Hubungan Fitur Tekstur Dengan Mutu Buah Manggis .....................................
Pemutuan Berdasarkan Ketuaan Buah Manggis................................................
Pemutuan Berdasarkan Area Citra Diambil Dari Atas ......................................
Pemutuan Berdasarkan Area Citra Diambil Dari Samping................................
Hubungan Antara Sifat Fisikokimia Dengan Mutu Manggis ............................
Pemutuan Bagian Dalam Buah Manggis ...........................................................
Hubungan Kecepatan Ultrasonik Dengan Sifat Kimia Manggis .......................
Sistem Pemutuan Manggis Dengan Jaringan Syaraf Tiruan..............................
46
46
48
51
56
59
60
63
68
70
74
76
78
79
x
Pemutuan Manggis Ekspor dan Manggis Tolakan ........................................ 80
Pendugaan Rasio Gula/Asam Manggis Ekspor ............................................ 82
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan .......................................................................................................... 87
Saran ................................................................................................................. 88
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 89
LAMPIRAN.......................................................................................................... 96
xi
DAFTAR TABEL
1.
Halaman
Ekspor Manggis Indonesia 2000 – 2005......................................................
2
2.
Produksi Manggis Indonesia …………………………………...…………
8
3.
Luas Panen, Produktivitas Dan Produksi Manggis ……………….....…….
10
4.
Persyaratan Mutu Manggis Segar ................................................................
11
5.
Karakteristik Buah Manggis.........................................................................
16
6.
Komposisi Zat Gizi Manggis (Per 100 G )..................................................
18
7.
Kriteria Mutu Bagian Dalam Manggis .......................................................
27
8
Hasil Perhitungan Statistik Pada Data Luas Area Kelopak Manggis........
47
9
Tabel Perbandingan Antara Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra........................................
10. Nilai Statistik Rgb Manggis Mutu Super, Mutu I Dan Manggis Tolakan...
47
50
11 Nilai Statistik HSI Pada Semua Mutu Manggis...........................................
56
12 Nilai Statistik Tekstur Buah Manggis Mutu Ekspor Dan Buah Manggis
Tolakan....................................................................................................
13 Perbandingan Antara Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra........................................
14 Hubungan Antara Diameter Buah Manggis Dengan Area...........................
15 Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan Pengolahan
Citra Dari Atas...........................................................................................
16 Hubungan Antara Diameter Manggis Dengan Piksel (Area) (Citra
Samping)......................................................................................................
17 Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan Pengolahan
Citra Dari Samping....................................................................................
18 Hasil Perhitungan Statistik Kecepatan Gelombang
Ultrasonik....................................................................................................
19 Keluaran JST Untuk Pemutuan Manggis.....................................................
62
65
69
70
71
72
77
80
20 Hasil Validasi Pemutuan Buah Manggis Dengan JST................................
81
21 Keluaran JST Untuk Rasio Gula/Asam........................................................
82
22 Hasil Validasi Pemutuan Rasio Gula/Asam ...............................................
84
xii
DAFTAR GAMBAR
2.
Halaman
Roadmap Penelitian Utama Pengembangan Mesin Sortasi Dan Pemutuan
Buah Manggis Segar ………….....................……………………………......
3
Buah Manggis Rusak Bagian Dalam ……………………………………......
6
3
Indeks Kematangan Buah Manggis .............................................................
4
Bentuk Penjalaran Gelombang Pada Selang Waktu Tertentu ........................
20
5
6
Elemen Volume Dalam Padatan Pada Keadaan Seimbang (Atas) Dan Pada
Saat Dilalui Gelombang Akustik (Bawah)...................................................
Arsitektur Jaringan Syaraf Tiruan .................................................................
21
25
7
Kriteria Mutu Dalam Manggis ..............................................................................
28
8
Tahapan Pelaksanaan Penelitian ...........................................................................
29
9
Pemeriksaan Manggis Menggunakan Gelombang Ultrasonik........................
29
10 Skema Perekaman Obyek Manggis Ke Dalam Citra Digital ............................
32
11 Hasil Thresholding......................................................................................
34
12 Tahap Pemutuan Buah Manggis Dengan JST.....................................................
39
13 Struktur Model Jst I ................................................................................................
40
14 Struktur Model Jst Ii ...............................................................................................
40
15 Arsitektur Jst Lapisan Jamak.................................................................................
42
16 Thresholding Kelopak ............................................................................................
46
17 Sebaran Antara Jumlah Piksel Kelopak Utuh Dan Jumlah Kelopak Tolakan
(Garis Mendatar Adalah Batas Luasan Untuk Masing-Masing Kelopak). .....
18 Tampilan Program Penentuan Jumlah Kelopak ........................................
47
48
19 Sebaran Indek Warna Merah ( r) Pada Berbagai Tingkatan Mutu Manggis.
49
20 Sebaran Indek Warna Hijau (g) Pada Berbagai Tingkatan Mutu Manggis..
49
21 Sebaran Indek Warna Biru ( b) Pada Berbagai Tingkatan Mutu Manggis....
51
22 Hubungan r Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis.................................
52
23 Hubungan g Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis................................
53
24 Hubungan b Dengan Sifat Fisikokimia Buah Manggis................................
55
25 Sebaran Nilai Hue (H) Dengan Mutu Manggis............................................
57
26 Sebaran Nilai Saturasi (S) Dengan Mutu Manggis.......................................
58
27 Sebaran Nilai Intensitas (I) Dengan Mutu Manggis......................................
58
1.
xiii
9
28 Hubungan HSI Dengan Sifat Kimia Buah Manggis.....................................
60
29 Sebaran Nilai Kontras Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis............
61
30 Sebaran Nilai Homogenitas Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.....
61
31 Sebaran Entropi Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.................
63
32 Sebaran Energi Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.................
63
33 Pemutuan Manggis Di Tingkat Pengepul/Ekportir (Mutu Eksport”A”;
Tolakan “B”) ...........................................................................................................
34 Tampilan Program Penentuan Tingkat Ketuaan...........................................
64
65
35 Buah Manggis Salah Pendugaan Pengolahan Citra......................................
66
36 Hubungan Antara Diameter Manggis Dengan Jumlah Piksel......................
67
37 Hubungan Antara Berat Manggis Dengan Jumlah Piksel.............................
67
38 Hubungan Antara Berat Manggis Dengan Diameter Manggis...................
67
39 Hasil Thresholding Buah Manggis Citra Dari; (A) Atas, (B) Samping….
68
40 Hubungan Diameter Dengan Pemutuan Secara Manual...........................
72
41 Hubungan Diameter Dengan Pemutuan Hasil Pengukuran...........................
73
42 Hubungan Jumlah Piksel Dengan Dengan Pemutuan Buah Manggis.........
73
43 Sebaran Total Gula Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis............
74
44 Sebaran Total Padatan Terlarut Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah
Manggis......................................................................................................
45 Sebaran Total Asam Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah Manggis.............
75
75
46 Sebaran Kekerasan Kulit Buah Pada Berbagai Tingkat Mutu Buah
Manggis.........................................................................................................
76
47 Hubungan Kecepatan Gelombang Ultrasonik Dengan Pemutuan Buah
Manggis...........................................................................................................
48 Hubungan Kecepatan Gelombang Ultrasonik Dengan Sifat Kimia Buah
Manggis..........................................................................................................
49 Struktur Jst Untuk Pemutuan Buah Manggis.............................................
78
81
50 Struktur JST Untuk Pendugaan Rasio Gula/Asam................................
83
51 Pemisah Obyek (Manggis) Dengan Latar Belakang......................................
85
52 Visualisai Sistem Pemutuan Manggis Dengan JST I.....................................
85
53 Visualisai Sistem Pemutuan Rasio Gula/Asam Dengan JST II..................
86
xiv
77
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
Perbandingan Pemutuan Kelopak Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra ..................................... 97
Perbandingan Antara Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra ..................................... 98
Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra Dari Atas ..................... 99
Pemutuan Manggis Secara Manual........................................................... 101
6
Perbandingan Pemutuan Secara Manual Dengan Pemutuan
Menggunakan Program Sortasi Pengolahan Citra Dari Samping .............. 103
Data Pelatihan Jst I..................................................................................... 105
7
Hasil Pelatihan Jst Model I......................................................................... 107
8
Pembobot Akhir JST Model I ................................................................... 109
9
Data Validasi Jst Model I ........................................................................... 111
10
Hasil Validasi Jst Model I .......................................................................... 112
11
Data Pelatihan Jst Model Ii ....................................................................... 113
12
Pembobot Akhir Jst Jst Model Ii ................................................................ 114
13
14
Data Validasi Jst Model Ii......................................................................... 117
Hasil Validasi Jst Model Ii ......................................................................... 118
xv
PENDAHULUAN
Latar belakang.
Manggis merupakan salah satu primadona ekspor buah-buahan segar, yang
menjadi andalan Indonesia untuk meningkat pendapatan devisa Negara, dan
memiliki pangsa pasar dan nilai ekonomis yang tinggi di luar negeri. Pasar buah
manggis masih mempunyai peluang yang besar ini ditunjukkan oleh permintaan
pasar yang masih relatif besar daripada penawarannya, hal ini berlaku untuk pasar
di dalam negeri maupun pasar ekspor. Kemudian tingginya nilai ekonominya
tercermin dari harga buah manggis yang relatif lebih tinggi apabila dibandingkan
dengan harga buah-buahan lainnya. (Direktorat Tanaman Buah Direktorat
Jenderal Bina Produksi Hortikultura, 2007). Harga buah manggis mungkin yang
termahal diantara jenis buah-buahan tropis yang lain, kebanyakan buah disantap
matang, jarang yang diproses lebih lanjut, mungkin karena adanya penurunan rasa
dan aroma (Ashari, 1995)
Manggis mempunyai peluang pasar yang cukup besar untuk ditingkatkan
ekspornya, karena tidak banyak pesaing-pesaing di dunia yang sudah
membudidayakan manggis dan bermain di pasar internasional, kecuali Thailand
dan Malaysia. Oleh karena itu apabila ingin meraih peluang tersebut, manggis
harus ditangani secara serius mulai dari budi daya, teknologi pasca panen sampai
pemasarannya dan yang penting harus dikerjakan secara perkebunan. Negaranegara tujuan utama ekspor buah manggis Indonesia adalah Taiwan, Hongkong,
Jepang, Singapura, Belanda, Perancis dan Arab Saudi. Ukuran buah manggis
untuk ekspor masing-masing negara berbeda, menurut petani/pengepul buah
manggis di Purwakarta negara-negara Eropa lebih suka yang berukuran besar dan
negara-negara timur tengah suka yang berukuran agak kecil.
Produksi manggis Indonesia dari tahun ke tahun mengalami peningkatan,
pada tahun 1990 produksi 357.54 ton, tahun 1994 produksi 2 687.41 ton, pada
tahun 2000 produksi manggis mencapai 26 400 ton dan meningkat tajam pada
tahun 2003 sebesar 79 073 ton dan produksi pada tahun 2005 sebesar 64 711 ton.
Namun dari total produksi manggis yang dihasilkan oleh petani, hanya sekitar 30
2
– 40 persen yang layak ekspor (Waruwu, et al, 1999). Hal ini disebabkan mutu
buah manggis yang dihasilkan kurang baik, sehingga tidak memenuhi syarat
untuk ekspor, maka pengembangan pemutuan manggis ekspor sangat diperlukan
untuk meningkatkan jumlah dan menjamin manggis yang layak ekspor.
Perkembangan ekspor manggis seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Ekspor manggis Indonesia 2000 – 2005
Tahun
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Volume
(103 ton)
7.18
4.87
6.51
9.30
3.04
8.47
Nilai (US$
juta)
5.89
3.95
6.99
9.31
3.03
6.91
Sumber: Rusnas Buah 2006
Dewasa ini eksportir/pedagang pengepul mengumpulkan buah manggis
dari petani, kemudian buah manggis disortasi secara manual berdasarkan
pengalaman yang turun temurun, sortasi buah manggis yang dilakukan
berdasarkan tingkat ketuaan dan sortasi pemutuan. Sortasi ketuaan dan sortasi
pemutuan dengan cara manual ini sangat tergantung pada keadaan dan kondisi
dari tenaga penyortir, yang juga jadi permasalahan adalah perbedaan persepsi
masing-masing penyortir terhadap mutu buah, sehingga hasilnya kurang seragam
dan waktunya lama karena dilakukan lebih dari satu kali.
Sortasi berdasarkan tingkat ketuaan, dilakukan untuk menentukan lokasi
pemasaran dimana tingkat ketuaan tinggi pemasarannya hanya untuk daerah yang
dekat/lokal, sedangkan untuk ekspor digunakan buah manggis dengan tingkat
ketuaan yang masih rendah. Sedangkan untuk sortasi pemutuan berdasarkan
ukuran, disamping untuk memisahkan manggis yang tidak bisa diekspor juga
biasanya digunakan untuk menentukan negara tujuan ekspor, timur tengah untuk
buah yang berukuran kecil, sedangkan untuk negara lainnya yang berukuran
besar. Sortasi mutu bagian dalam manggis saat ini dilakukan secara destruktif
dengan jalan mengambil beberapa sampel kemudian dibelah. Pemutuan bagian
dalam adalah melihat kerusakan bagian dalam yang terdiri dari getah kuning
3
(gambogen) pada permukaan daging buah, daging buah berwarna bening dan
keras (transluscent) serta busuknya daging buah (decay).
Kajian tentang sortasi buah manggis dilakukan secara sinergis oleh
beberapa peneliti dengan beberapa fokus kajian yang tergabung dalam penelitian
hibah pasca yang berjudul Pengembangan Mesin Sortasi Manggis Otomatis
Berbasis Teknik Pemeriksaan Secara Non-destruktif dan Jaringan Syaraf Tiruan,
roadmap penelitian tercantum pada Gambar 1.
Sitem Evaluasi
Ultrasonik
Perangkat keras
Mesin Sortasi
Sistem Evaluasi
Citra Digital
Perangkat Lunak
Mesin Sortasi
Program Komputer
Ultrasonik
Jaringan
Syaraf Tiruan
Integrasi Perangkat
keras dan Perangkat
Lunak
Sinergi Ultrasonik
dan Citra digital
Program Komputer
Citra digital
Karakteristik
Mutu Dalam
Model
Kontrol
Sistem Mekanik
Mesin Sortasi
Karakteristik
Mutu Luar
0
Prototipe Mesin
Sortasi Otomatis
Modifikasi
Rancangan
Sistem Elektronik
Mesin Sortasi
1
2
3
Tahun
Keterangan:
= Penelitian yang dilakukan
Gambar 1. Roadmap penelitian pengembangan mesin sortasi dan pemutuan buah
manggis segar
Berdasarkan Gambar 1 terlihat bahwasanya terdapat beberapa tahapan
penelitian, masing-masing tahapan dilakukan oleh beberapa peneliti. Fokus kajian
dalam penelitian ini adalah menentukan karakteristik mutu luar dan mutu dalam
buah manggis, dengan jalan melakukan sistem evaluasi citra digital dengan
program komputer citra digital, sedangkan untuk evaluasi sistem ultrasonik
dilakukan oleh peneliti lain. Hasil dari sistem evaluasi citra digital ini dikaji lebih
lanjut untuk menyusun perangkat lunak mesin sortasi dengan sinergi ultrasonik
4
dan citra digital menggunakan jaringan syaraf tiruan. Hasil sistem evaluasi ini
juga digunakan untuk menyusun perangkat keras mesin sortasi manggis yang
diteliti lebih mendalam oleh peneliti yang lainnya.
Kajian tentang mutu luar dan mutu dalam sangat penting dilakukan untuk
mendapatkan metode penanganan pasca panen yang lebih cepat dengan tingkat
kesalahan yang relatif rendah untuk mengganti metoda manual yang dilakukan
selama ini. Alasan pemilihan teknik pengolahan citra untuk pemutuan luar karena
kriteria dan persyaratan sortasi bisa dinilai secara visual, sedangkan untuk
menentukan mutu bagian dalam buah manggis menggunakan teknologi
gelombang ultrasonik. Metoda citra dan gelombang ultrasonik ini merupakan
metoda kualitatif secara non-destruktif (tanpa merusak bahan). Aplikasi teknik
pengolahan citra di bidang pertanian telah banyak dilakukan antara lain oleh
Chaerle dan Straeten (2001) menggunakan citra digital untuk memonitor
tumbuhan sehat, Quevedo (2002) menganalisa tekstur citra digital untuk melihat
keadaan permukaan dan struktur mikro dari sel kentang, Gay, Berruto dan
Piccarolo (2002) menggunakan citra untuk pemutuan buah, Jahns, Nielsen dan
Paul (2001) menganalisis atribut citra untuk pemutuan tomat.
Sedangkan gelombang ultrasonik telah digunakan untuk menentukan sifat
buah apel (Garret dan Furry 1992), pemeriksaan kekerasan buah alpukat
(Mizrach et al., 1998), kematangan buah tomat cherry (Trisnobudi 1998),
sedangkan Galili et al. (1993) untuk kekerasan buah alpokat,. Cheng dan Haugh
(1994) menerapkan ultrasonik moment untuk mendeteksi kerusakan dalam
pada kentang, Budiastra et al. (2002) melakukan pengukuran gelombang
ultrasonik pada manggis utuh serta Haryanto et al. (2001) untuk melihat
kematangan dan rusaknya buah durian.
Hubungan antara parameter mutu dengan kelompok mutu produk
pertanian biasanya sangat komplek, oleh sebab itu diperlukan suatu teknik
yang dapat menggambarkan hubungan tersebut secara baik seperti yang
dilakukan oleh otak manusia.
Jaringan syaraf tiruan (JST) merupakan sebuah struktur komputasi yang
dikembangkan dari proses sistem jaringan syaraf biologi di dalam otak. Pada
dasarnya JST terdiri dari beberapa lapisan node yaitu sebuah lapisan masukan,
5
lapisan tersembunyi dan sebuah lapisan keluaran, unit komputasi yang paling
sederhana dalam setiap lapisan disebut node dan terhubung satu sama lain.
Keuntungan dari metode JST adalah dapat membangun fungsi non linier
dan hanya memerlukan data masukan dan keluaran tanpa mengetahui dengan jelas
proses dalam jaringan. Hal ini cocok diterapkan pada data citra dan data
ultrasonik. Turban et al. (2005) jaringan syaraf tiruan dapat dengan cepat
mengidentifikasi pola untuk menghasilkan arah tindakan yang direkomendasikan.,
sedangkan Pandjaitan (2007) mengemukakan jaringan syaraf tiruan merupakan
suatu sistem komputasi yang dibuat dari sejumlah elemen pemroses yang
sederhana dan saling diinterkoneksikan untuk memproses informasi melalui
masukan dari luar dan mampu merespon keadaan yang dinamis.
JST telah banyak diaplikasikan dalam bidang pertanian, karena jaringan
syaraf tiruan efektif untuk memecahkan berbagai permasalahan seperti
pengidentifikasian sampel (termasuk suara dan citra), klasifikasi, peramalan serta
pemecahan permasalahan kombinatorial, adaptif control dan multisensor data
fusion. Selain itu Jaringan syaraf tiruan mampu memecahkan permasalahan
dimana hubungan antara masukan dan keluaran tidak diketahui dengan jelas.
Penelitian yang pernah dilakukan seperti optimasi kontrol manajemen irigasi,
model sensor terhadap daging sapi, memprediksi kadar air tanah, prediksi
hubungan suhu dan kelembaban tanah tanpa perlu mengetahui konduktifitas
difusifitas panas bulk density.
Permasalahan
Permasalahan utama pada buah-buahan musiman termasuk buah manggis
adalah proses matang buah tidak serentak hal ini disebabkan bunga manggis tidak
muncul sekaligus, disamping itu ukuran buah juga tidak seragam. Sehingga sortasi
dan grading atau pemutuan merupakan salah satu proses penanganan pasca panen
yang sangat penting. Menurut Akamine et al. (1993) bahwa Buah-buahan dan
sayur-sayuran mempunyai variasi mutu yang luas, yang disebabkan oleh faktor
genetik, lingkungan dan agronomi. Sortasi mutu diperlukan untuk mendapatkan
keuntungan yang memadai sesuai dengan mutu buah dan sayuran..
6
Saat ini proses pemutuan buah manggis ditingkat petani/pedagang pengepul
masih dilakukan secara manual, kelemahan pemutuan secara manual menurut
Budiastra (2002) adalah sering tidak sesuainya mutu bagian dalam dan bagian luar
buah, juga pemutuan buah-buahan segar secara manual cendrung tidak seragam.
Permasalahan penting lainnya adalah pemutuan bagian dalam dari buah
manggis. Mutu bagian dalam dari buah manggis merupakan hal penting karena
hal ini sering menyebabkan terjadinya klaim konsumen yang berujung penolakan
terhadap buah manggis waktu diekspor, karena ada buah manggis permukaan kulit
bagian luarnya mulus tetapi daging buahnya mengalami kerusakan seperti busuk,
daging buah bening atau daging buah ada getah kuningnya seperti Gambar 2.
Pemutuan bagian dalam yaitu memisahkan manggis yang bagus dengan manggis
yang rusak Jenis kerusakan buah manggis bagian dalam antara lain getah kuning
pada daging buah, daging buah bening, serta adanya daging buah yang busuk.
Gambar 2. Buah manggis rusak bagian dalam
Pemutuan bagian dalam buah manggis yang dilakukan saat ini adalah
secara destruktif dengan jalan mengambil beberapa sampel kemudian dibelah
untuk melihat keadaan bagian dalam buah manggis, sehingga ini tidak efektif
karena buah manggis yang dipasarkan bukanlah buah yang telah diperiksa/diuji
mutunya.
Tujuan Penelitian
7
Penelitian ini mempunyai tujuan mengembangkan pemutuan manggis secara nondestruktif dengan jaringan syaraf tiruan. Parameter yang digunakan adalah hasil
dari pengolahan citra dan kecepatan gelombang ultrasonik.
Tujuan yang lebih spesifik adalah:
1. Mencari hubungan sifat fisiko kimia buah manggis dengan parameter mutu
yang diukur dengan teknik citra digital dan gelombang ultrasonik
2. Menentukan parameter pemutuan dan sortasi buah manggis berdasarkan SNI
dengan teknik pengolahan citra digital dan teknik ultrasonik.
3. Merancang jaringan syaraf tiruan untuk pemutuan dan sortasi buah manggis.
4. Melakukan validasi rancangan jaringan syaraf tiruan untuk pemutuan
manggis.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Hasil pemutuan buah manggis menjadi lebih terjamin.
2. Peningkatan mutu dan jumlah volume manggis ekspor.
TINJAUAN PUSTAKA
Manggis
Manggis merupakan tanaman buah berupa pohon yang berasal dari hutan
tropis yang teduh di kawasan Asia Tenggara, yaitu hutan belantara Malaysia dan
Indonesia. Dari Asia Tenggara, tanaman ini menyebar ke daerah Amerika Tengah
dan daerah tropis lainnya seperti Srilanka, Malagasi, Karibia, Hawaii dan
Australia Utara. Manggis merupakan tanaman tropik basah, yang menyukai
lingkungan yang bersuhu tinggi dan kelembaban yang juga tinggi.(Ashari, 1995;
Verheij dan Coronel, 1997)
Tanaman manggis terdapat diseluruh propinsi di Indonesia. Manggis
tumbuh dan berkembang baik di daerah dengan ketinggian 4 meter sampai
800 meter di atas permukaan laut dan suhu 22 – 32 ºC (Ditjen Hortikultura
2003). Tipe iklim untuk manggis adalah tipe basah dengan curah hujan
antara 1500 – 3000 mm/th dan merata sepanjang tahun, suhu udara rata-rata
20 – 30 oC, pH tanah 5 – 7 (Ashari, 1995; Sunarjono, 2005)
Buah manggis merupakan buah tropis yang paling cocok dengan lidah
orang eropa. Di Indonesia selain untuk memenuhi kebutuhan buah dalam negeri
manggis juga diekspor ke negara lain. Produksi manggis Indonesia dari tahun ke
tahun terus meningkat. Hal ini terlihata dari produksi manggis di Indonesia dalam
kurun waktu 2000 – 2005 seperti pada Tabel 2.
Tabel 2.Produksi Manggis Indonesia
Tahun
2000
2001
2002
2003
2004
2005
Produksi (ton)
26 400
25 812
62 055
79073
62117
64711
Sumber: BPS dan DirJen Bina Produksi Hortikutura, Deptan
Produksi manggis di Indonesia hampir merata disetiap propinsi, dan
musim panennya tidak sama antar satu daerah dengan daerah lainnya, artinya
ketersediaan buah manggis di Indonesia hampir ada sepanjang tahun, besarnya
9
produksi buah manggis dan luas panen di Indonesia berdasarkan propinsi dapat
dilihat pada Tabel 3.
Untuk tujuan ekspor tingkat kematangan buah manggis sangat perlu
diperhatikan. Ada tujuh tahap indeks kematangan buah manggis menurut Dirjen
Tanaman Buah, Indeks 0 Ciri : Warna buah kuning kehijauan, kulit buah masih
banyak mengandung getah dan buah belum siap dipetik. Indeks 1 Ciri: Warna
kulit buah hijau kekuningan, buah belum tua dan getah masih banyak. Isi buah
masih sulit dipisahkan dari daging. Buah belum siap dipanen. Indeks 2 Ciri:
Warna kulit buah kuning kemerahan dengan bercak merah hampir merata. Buah
hampir tua dan getah mulai berkurang. Isi buah masih sulit dipisahkan dari
daging. Indeks 3 Ciri :Warna kulit buah merah kecoklatan. Kulit buah masih
bergetah. Isi buah sudah dapat dipisahkan dari daging kulit. Buah disarankan
dapat dipetik untuk tujuan ekspor. Indeks 4 Ciri :Warna kulit buah merah
keunguan. Kulit buah masih sedikit bergetah. Isi buah sudah dapat dipisahkan dari
daging kulit dan buah dapat dikonsumsi. Indeks 5 Ciri :Warna kulit buah ungu
kemerahan. Buah mulai masak dan siap dikonsumsi. Getah telah hilang dan isi
buah mudah dilepaskan. Buah lebih sesuai untuk pasar domestik Indeks 6 Ciri
:Warna kulit buah unggu kehitaman. Buah sudah masak. Buah sesuai untuk pasar
domestik dan siap saji (Gambar 3).
Buah manggis yang direkomendasikan untuk ekspor adalah indek 2 dan
indek 3, ini sama dengan yang dilakukan oleh petani Thailand. Sedangkan di
Malaysia tingkat kematangan dibagi 6 yaitu: peringkat indeks warna 0: hijau
dengan sedikit kemerahan, indeks warna 1: merah kekuningan, indeks warna 2:
merah, indeks warna 3: coklat kemerahan, indeks warna 4: merah keungguan,
indeks warna 5 : unggu tua.
Gambar 3. Indeks Kematangan Buah Manggis.
10
Tabel 3. Luas Panen, Produktivitas dan Produksi Manggis
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
Propinsi
Luas panen.
(Ha)
Nanggroe Aceh D.
226
Sum. Utara
657
Sum. Barat
890
Riau
619
Jambi
464
Sum. Selatan
289
Bengkulu
88
Lampung
123
Bangka Belitung
359
SUMATERA
3.715
DKI Jakarta
Jabar
2.601
Jateng
550
D.I. Yogya
263
Jatim
671
Banten
625
JAWA
4.710
Bali
303
N.T.B.
80
N. T. T
0,1
BALI & N. T.
383
Kal. Barat
108
Kal. Tengah
110
Kal. Selatan
39
Kal. Timur
31
KALIMANTAN
288
Sul. Utara
92
Sul. Tengah
36
Sul. Selatan
35
Sul. Tenggara
Gorontalo
37
SULAWESI
200
Maluku
Maluku Utara
57
Papua
1
MALUKU & PAPUA
58
LUAR JAWA
4.644
INDONESIA
9.354
Sumber : Dirjen Bina Produksi Hortikultura Deptan
MANGGIS
Produktivitas
(Ton/Ha)
4,68
11,40
9,83
4,32
9,23
13,96
5,77
5,06
3,23
8,23
10,75
5,60
8,20
7,57
6,70
9,02
6,19
2,53
10,00
5,43
6,09
5,95
9,87
8,13
6,77
9,95
5,00
6,86
2,78
7,19
9,82
1,00
9,67
7,88
8,45
Produksi
(Ton)
1.058
7.489
8.746
2.672
4.285
4.033
508
622
1.161
30.574
27.967
3.078
2.157
5.080
4.189
42.471
1.877
202
1
2.080
658
654
385
252
1.949
915
180
240
103
1.438
560
1
561
36.602
79.073
11
Standar mutu buah manggis tercantum dalam Standar Nasional Indonesia
SNI 01-3211-1992, terdiri dari 3 jenis mutu, yaitu mutu super, mutu I, mutu II,
dengan persyaratan seperti Tabel 4.
Tabel 4. Persyaratan mutu manggis segar
Persyaratan
Jenis Uji
Mutu Super
Mutu I
Mutu II
Keseragaman
Seragam
Seragam
Seragam
Diameter
>65 mm
55-65 mm
65
mm; 55–65 mm;