aIdentifikasi indikator dan medium untuk label cerdas pencatat umur simpan produk

IDENTIFIKASI INDIKATOR DAN MEDIUM UNTUK LABEL
CERDAS PENCATAT UMUR SIMPAN PRODUK

RIRIS OCTAVIASARI

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Identifikasi Indikator
dan Medium untuk Label Cerdas Pencatat Umur Simpan Produk” adalah benar
karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, Oktober 2014
Riris Octaviasari
NIM F34100092

ABSTRAK
RIRIS OCTAVIASARI. Identifikasi Indikator Dan Medium Untuk Label Cerdas
Pencatat Umur Simpan Produk. Dibimbing oleh ENDANG WARSIKI.
Umur simpan merupakan faktor penting dalam menentukan kualitas dan
keamanan pangan untuk dikonsumsi. Lemari es menjadi salah satu alternatif
dalam memperpanjang umur simpan produk. Identifikasi umur simpan sulit
dilakukan jika produk yang disimpan semakin banyak. Label cerdas dari Time
Temperature Indicators (TTI) dapat mencatat umur simpan produk berdasarkan
lama waktu penyimpanan. Pada penelitian ini dilakukan identifikasi indikator dan
medium untuk pengembangan label cerdas berbasis difusi zat cair pada medium.
Penelitian menggunakan medium (kertas Buffalo, HVS 80 gr, foto, concord,
gambar dan karton duplex), indikator viskositas rendah (tinta boardmarker,
stempel, bak, tato permanen, dan tato non permanen) dan indikator viskositas
tinggi (minyak goreng, oli A dan oli B). Tahap awal dilakukan karakterisasi
meliputi uji gramatur, rapat massa, densitas dan viskositas untuk mengetahui sifat

indikator dan medium. Identifikasi dilakukan dengan mengukur panjang
peresapan indikator pada medium jam ke 24, 48, 72 dan 96 kondisi suhu 30.15°C
dan 50°C untuk minyak goreng, serta 30.15°C dan 5°C untuk oli A dan B. Slope
panjang peresapan terhadap waktu adalah tetapan laju (k), sedangkan slope ln k
terhadap 1/T adalah energi aktivasi (Ea). Indikator dan medium terbaik dipilih
berdasarkan tingginya nilai Ea. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tinta tidak
dapat meresap selama penyimpanan karena volatilitas tinggi dan viskositas
rendah, sedangkan minyak goreng, oli A dan oli B mempunyai panjang peresapan
tertentu selama penyimpanan. Indikator dan medium dapat mendeteksi umur
simpan selama 4 hari penyimpanan. Berdasarkan energi aktivasi, maka indikator
oli A sesuai untuk label cerdas. Medium yang baik untuk pengembangan label
berdasarkan energi aktivasi rendah hingga tinggi yaitu buffalo, karton duplex,
gambar, concord, HVS 80 g dan foto.
Kata kunci: Indikator warna, difusi, pencatat umur simpan
ABSTRACT
RIRIS OCTAVIASARI. Identification Of Indicator And Material For Product
Shelf Life Recorder Smart Label. Supervised by ENDANG WARSIKI.
Shelf life is an important factor in determining the quality and safety of food
for consumption. Refrigerator becomes an alternative in extending product shelf
life. Shelf life is difficult to be identified if the product stored for too long. Smart

label of Time Temperature Indicators (TTI) can record the product shelf life based
on its storage time. In this research, identification of indicator and material for
smart label development based on liquid diffusion in material was conducted. This
study used several types of materials (buffalo paper, HVS 80 gr, photo paper,
concord, drawing paper and cardboard duplex), low viscosity indicators (boardmarker ink, stamp, tubs, permanent tattoo and non-permanent tattoos) and high
viscosity indicators (cooking oil, lubricant A and lubricant B). The initial phase

was characterizations such as grammage, density, mass density and viscosity test
aimed to determine the properties of indicators and materials. Identification was
implemented by measuring the diffusion length of indicator in the material at 24,
48, 72 and 96 h in temperature of 30.15°C and 50°C for cooking oil, while
30.15°C and 5°C for oil A and B. The slope of diffusion length versus time is
called by rate constant (k), where as the slope of ln k versus 1/T is called by
activation energy (Ea). Best indicator and the material were selected based on
their high value of Ea. Result showed that the ink was not be absorbed during
storage due to its high volatility and low viscosity, while cooking oil, lubricant A
and lubricant B have specific diffusion length during storage. These indicators and
materials were able to detect up to 4 days of shelf life during storage. Based on
activation energy, the most suitable indicator for smart label was lubricant A. The
best materials for this label development sequentially from low-to-high activation

energy were buffalo paper, duplex cartons, drawing paper, concord, HVS 80 g and
photo paper.
Keyword: color indicator, diffusion, shelf life recorder

IDENTIFIKASI INDIKATOR DAN MEDIUM UNTUK
LABEL CERDAS PENCATAT UMUR SIMPAN PRODUK

RIRIS OCTAVIASARI

Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Identifikasi Indikator dan Medium untuk Label Cerdas
Pencatat Umur Simpan Produk” ini.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Endang Warsiki, S.TP., M.Si
selaku dosen pembimbing atas arahan dan bimbingannya selama penulis
menyelesaikan penelitian dan skrispi, kepada Prof. Djumali Mangunwidjaja,
DEA dan Dr. Eng. Taufik Djatna, S.TP., M.Si selaku dosen penguji yang telah
memberikan saran dan masukan kepada penulis, kepada kedua orang tua tercinta
Sucipto, Umiati, Eyang dan Ahmad Mujiburrahman, serta semua sahabat atas
segala kasih sayang, dukungan, dan doanya selama ini. Terima kasih juga penulis
sampaikan kepada Departemen Teknologi Industri Pertanian atas dana bantuan
penelitian yang telah diberikan, seluruh staf pengajar dan laboran Laboratorium
Teknologi Industri Pertanian atas segala ilmu dan bantuannya, serta kepada
seluruh keluarga besar Teknologi Industri Pertanian 47 untuk pelajaran dan
pengalamannya selama ini.
Penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Bogor, Oktober 2014
Riris Octaviasari

DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang

ix
ix
ix
1
1

Tujuan

2

Ruang Lingkup Penelitian

2

TINJAUAN PUSTAKA
Kemasan Cerdas

2
2

Time-Temperature Indicator (TTI)

3

Difusi

4

Potensi Pemanfaatan Indikator dan Medium

5

Tetapan Laju dan Energi Aktivasi

7

METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Prosedur Penelitian

8
8
8

Karakterisasi Medium

8

Karakterisasi Zat Cair

9

Pemilihan Kesesuaian Jenis Cairan dan Medium
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Medium

10
13
13

Gramatur

13

Rapat Massa

14

Karakterisasi Zat Cair

15

Densitas

15

Viskositas

16

Pemilihan Kesesuaian Jenis Cairan dan Kertas

17

Tetapan Laju Serapan dan Energi Aktivasi

21

PENUTUP
Simpulan

Saran
DAFTAR PUSTAKA
RIWAYAT HIDUP

30
30
30
30
41

DAFTAR TABEL
1 Perbedaan viskositas minyak goreng, oli A dan oli B
2 Laju serapan dan R2 zat cair pada kertas
3 Nilai konstanta laju resapan pada indikator minyak goreng, oli A dan
oli B pada suhu 30.15°C
4 Nilai konstanta laju resapan pada indikator minyak goreng (50°C),
oli A (5°C) dan oli B (5°C)
5 Nilai energi aktivasi (Ea)

16
20
23
25
28

DAFTAR GAMBAR
1 Ilustrasi pemberian tanda batas untuk pengamatan jam ke-0 indikator
viskositas rendah
2 Diag alir pembuatan label cerdas I
3 Diag alir pembuatan label cerdas II
4 Ilustrasi pemberian tanda batas untuk pengamatan jam ke-0 indikator
viskositas tinggi
5 Grafik hubungan jenis kertas dengan nilai gramatur
6 Grafik hubungan jenis kertas dengan nilai rapat massa
7 Grafik hubungan antara densitas dan suhu pada minyak goreng, oli
A dan oli B
8 Grafik hubungan rata-rata panjang serapan minyak goreng pada
medium
9 Grafik hubungan rata-rata panjang serapan oli A pada medium
10 Grafik hubungan rata-rata panjang serapan oli B pada medium
11 Indikator minyak goreng
12 Indikator oli
13 Grafik hubungan antara ln [L/(L - L )] dengan t indikator minyak
goreng pada 30.15°C
14 Grafik hubungan antara ln [L/(L - L )] dengan t indikator oli A
30.15°C
16 Grafik hubungan antara ln [L/(L - L )] dengan t indikator minyak
goreng (50°C)
17 Grafik hubungan antara ln [L/(L - L )] dengan t indikator oli A (5°C)
18 Grafik hubungan antara ln [L/(L - L )] dengan t indikator oli B (5°C)
19 Grafik hubungan antara ln k dengan 1/T indikator minyak goreng
20 Grafik hubungan antara ln k dengan 1/T indikator oli A
21 Grafik hubungan antara ln k dengan 1/T indikator oli B

11
11
12
12
13
14
15
19
19
19
21
21
22
22
24
24
25
26
26
27

DAFTAR LAMPIRAN
1 Penjabaran kinetika orde satu hukum Fick dalam penentuan koefisien
panjang peresapan
2 Peresapan panjang tinta pada kertas jam ke-0 sampai jam ke-1
3 Nilai rataan panjang serapan setiap jenis kertas pada indikator minyak
goreng, oli A dan oli B penyimpanan jam ke-0 sampai jam ke-96 pada
suhu ruang (30.15°C)
4 Perubahan panjang dari jam ke-24, 48, 72 dan 96 pada suhu ruang
(30.15°C) dengan indikator minyak goreng, oli A dan oli B
5 Prototype label cerdas dalam lemari es selama 4 hari penyimpanan

33
34

35
36
40

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Umur simpan merupakan rentang waktu antara saat produk mulai dikemas
dengan mutu produk yang masih memenuhi syarat dikonsumsi. Informasi mengenai
umur simpan produk sangat penting untuk dicantumkan karena berhubungan erat
dengan kualitas dan keamanan produk pangan. Dengan adanya informasi umur
simpan, baik produsen maupun konsumen tidak hanya dapat mengetahui kualitas dan
keamanan produk. Umur simpan juga akan memberikan informasi terkait adanya
perubahan pada produk baik penampakan, aroma, rasa, dan lain-lain.
Salah satu alternatif yang dilakukan untuk mengetahui masa penyimpanan
produk yaitu dengan membuat label cerdas yang dapat mencatat umur simpan
produk yang dikenal dengan Time-Temperature Indicator (TTI). Prinsip
pembuatan TTI berbeda tergantung dari adanya respon perubahan produk secara
fisik maupun kimiawi selama penyimpanan. Salah satu prinsip pembuatan TTI
yaitu dengan memanfaatkan prinsip difusi suatu indikator pada medium tertentu.
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan TTI dengan prinsip
difusi seperti TTI berbasis difusi asam laktat, TTI berbasis difusi zat kimia
teraktivasi, dan TTI berbasis difusi ester asam lemak.
Pada penelitian ini akan dilakukan identifikasi atau karakterisasi medium
dan indikator yang sesuai untuk pembuatan label cerdas. Kertas dan karton dipilih
sebagai bahan medium peresapan. Hal ini dikarenakan difusi berlangsung melalui
pori-pori atau celah pada medium. Pada dasarnya kertas dan karton memiliki poripori atau celah antar ikatan serat selulosa yang menyusunnya. Pori-pori atau celah
yang dapat dilalui oleh cairan dengan proses difusi. Setiap jenis kertas dan karton
memiliki ukuran dan jumlah celah yang berbeda tergantung dari jenis selulosa
yang menyusunnya.
Indikator peresapan menggunakan dua jenis zat cair yang memiliki
perbedaan viskositas yaitu viskositas rendah dan viskositas tinggi. Prinsip difusi
pada suatu cairan dipengaruhi oleh tingkat viskositasnya, dimana semakin tinggi
viskositas cairan akan semakin tinggi pula laju alirnya dan sebaliknya. Dengan
membandingkan dua zat cair yang berbeda viskositas, maka dapat diketahui jenis
zat cair mana yang paling sesuai untuk digunakan sebagai indikator label
berdasarkan daya resap yang paling rendah. Label cerdas akan diaplikasikan di
dalam lemari es. Hal ini dikarenakan adanya kebiasaan masyarakat umum,
khususnya ibu rumah tangga sering menyimpan makanan dalam lemari es tanpa
memberikan penandaan kapan penyimpanan dimulai. Padahal jarak waktu
penyimpanan dengan waktu konsumsi harus diperhatikan karena lama masa
penyimpanan dapat mempengaruhi mutu makanan yang akan dikonsumsi. Lama
waktu penyimpanan dapat diketahui dengan menggunakan label cerdas pencatat
umur simpan produk tersebut. Dengan adanya label cerdas, maka akan
memudahkan dalam identifikasi pencatatan lama waktu penyimpanan produk
dalam lemari es. Sehingga keamanan dan kualitas makanan yang disimpan dalam
lemari es tetap terjaga hingga makanan tersebut dikonsumsi.
Label cerdas akan dibuat dengan menggunakan prinsip difusi zat cair,
dimana indikator zat cair akan dibiarkan meresap (difusi) pada kertas selama
kurun waktu 4 hari penyimpanan. Setiap 24 jam zat cair akan memiliki rentang

2
panjang peresapan tertentu selama 4 hari penyimpanan. Panjang peresapan zat cair
tiap 24 jam tersebut yang akan dimanfaatkan sebagai pencatat atau pendeteksi
lamanya penyimpanan produk yang telah dilakukan. Rentang panjang peresapan
zat cair akan menunjukkan masa simpan produk dalam lemari es pada hari ke-1,
2, 3 dan 4.
Label cerdas yang dibuat dapat direkatkan pada kemasan produk selama
produk disimpan dalam lemari es. Selama proses penyimpanan akan terjadi
peresapan zat cair di sepanjang kertas yang digunakan sebagai media. Label akan
mencatat masa penyimpanan produk yang berbasis pada daya peresapan zat cair
(difusi). Semakin lama proses penyimpanan, maka akan semakin panjang pula
peresapan zat cair pada media. Oleh karena itu perlu dilakukan kajian lebih lanjut
terkait jenis zat cair dan medium yang digunakan sebagai media peresapan agar
dihasilkan label cerdas yang dapat mencatat umur simpan produk.
Tujuan





Tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut :
Mengetahui karakteristik indikator dan medium yang akan digunakan untuk
membuat label cerdas
Mengetahui laju resapan indikator pada medium kondisi suhu ruang dan suhu
rendah
Menghitung nilai tetapan laju serapan dan energi aktivasi zat cair pada
medium
Memilih jenis indikator dan medium sebagai media peresapan yang akan
digunakan untuk membuat label cerdas.
Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini difokuskan pada identifikasi indikator dan medium untuk
pembuatan label cerdas pencatat umur simpan produk. Penelitian dilakukan
menggunakan beberapa jenis medium dan zat cair sebagai indikator. Medium dan
zat cair dikarakterisasi terlebih dahulu untuk mengetahui sifat-sifatnya.
Selanjutnya menghitung tetapan laju serapan dan nilai energi aktivasi (Ea) setiap
indikator pada masing-masing medium untuk menentukan indikator dan jenis
medium yang sesuai untuk label cerdas pencatat umur simpan produk.

TINJAUAN PUSTAKA
Kemasan Cerdas
Kemasan cerdas (smart packaging) adalah kemasan yang memiliki indikator
baik yang diletakkan secara internal maupun secara eksternal dan mampu
memberikan informasi tentang keadaan kemasan dan atau kualitas kemasan di
dalamnya (Robertson 2006). Menurut Robertson (2006) fungsi dari kemasan
cerdas diantaranya:

3
1. Fungsi cerdik (smartness) yang diharapkan dari kemasan cerdas saat ini
adalah mempertahankan integritas dan mencegah secara aktif kerusakan
produk (memperpanjang umur simpan)
2. Meningkatkan atribut produk (misalnya penampilan, rasa, flavor, aroma dan
lain-lain)
3. Memberikan respon secara aktif terhadap perubahan produk atau lingkungan
kemasan
4. Mengkomunikasikan informasi produk, riwayat produk (product history) atau
kondisi untuk penggunanya.
Pengemasan cerdas bertujuan untuk mengawasi kondisi makanan terkemas
dengan tujuan untuk mendapatkan informasi mengenai kualitas makanan dalam
kemasan sewaktu transportasi dan penyimpanan. Pengawasan kondisi makanan
dilakukan dengan menggunakan indikator yang dibedakan atas indikator luar dan
indikator dalam. Indikator luar adalah indikator yang diletakkan di luar kemasan
sementara indikator dalam adalah indikator yang ditempatkan di dalam kemasan
dapat ditempatkan pada head-space kemasan atau ditambahkan pada penutup
kemasan. Contoh indikator luar yaitu indikator waktu, indikator suhu dan
indikator pertumbuhan mikroba, sedangkan contoh indikator dalam adalah
indikator oksigen, indikator karbon dioksida, indikator patogen dan indikator
pertumbuhan mikroba (Ahvenainen 2003).
Beberapa penelitian telah banyak yang mengembangkan kemasan cerdas
baik indikator dalam maupun indikator luar untuk mengetahui kualitas dan
keamanan produk. Penelitian yang telah dilakukan terkait kemasan cerdas seperti
kemasan cerdas indikator warna untuk mendeteksi kesegaran buah nanas potong
selama penyimpanan (Putri 2012) dan pembuatan label cerdas pendeteksi
Esherichia coli (Lestari 2013). Pada penelitian Putri (2012) dilakukan pembuatan
indikator warna berbahan dasar kitosan untuk mengetahui tingkat kesegaran buah
nanas potong, sedangkan pada penelitian lestari (2013) dilakukan pembuatan label
cerdas dengan bahan dasar campuran agar bubuk dan EMB untuk mendeteksi
adanya Esherichia coli yang diaplikasikan pada daging.
Time-Temperature Indicator (TTI)
Salah satu solusi kemasan cerdas indikator suhu-waktu yang tersedia untuk
dapat mendeteksi umur simpan produk non-destruktif yaitu Time-Temperature
Indicator (TTI). Indikator ini memiliki prinsip kerja sebagai colorimetric dengan
melihat perubahan warna akibat menurunnya mutu produk perikanan di dalam
kemasan. Label TTI memperlihatkan perubahan warna akibat efek perubahan suhu
kerena reaksi antara kimia (Hasnedi 2009). Time-Temperature Indicator (TTI)
didefinisikan sebagai sebuah perangkat atau alat yang digunakan untuk
menentukan ukuran perubahan suhu dan waktu yang terjadi dengan
mencerminkan pengukuran suhu secara keseluruhan maupun suhu parsial produk
makanan yang disimpan dalam jangka waktu tertentu (Taoukis dan Labuza 1989).
Proses yang terjadi pada penggunaan TTI ini didasarkan pada perubahan
yang terjadi secara mekanik, kimia, elektrokimia, enzimatis maupun biologis,
yang biasanya dinyatakan sebagai respon yang terlihat atau terdeteksi dalam
bentuk deformasi secara mekanis (Taoukis dan Labuza 2003). Respon terhadap
berbagai perubahan kondisi penyimpanan tersebut memberikan indikasi kumulatif

4
perubahan suhu selama penyimpanan yang dapat dideteksi oleh TTI. Ada dua tipe
Time Temperature Indicator yaitu memberikan perubahan suhu yang masuk untuk
menunjukkan kumulatif dari perubahan suhu diatas suhu kritis serta lamanya
perubahan suhu itu terjadi (Time Temperature Indicators –TTI) dan memberikan
informasi apakah suhu berada diatas atau dibawah suhu kritis (Temperature
indicators–TI).
TI parsial tidak mampu merespon perubahan secara sebagian pada produk,
kecuali akumulasi keseluruhan perubahan suhu saat penyimpanan produk yang
dilakukan telah melewati ambang batas yang telah ditentukan. Hal ini
mengindikasikan bahwa produk tersebut telah terpapar suhu penyimpanan yang
akan menyebabkan perubahan kualitas produk. Sedangkan TTI kumulatif dapat
memberikan respon secara terus menerus selama terjadi perubahan suhu selama
masa penyimpanan produk dan biasanya menjadikannya sebagai fokus utama
untuk kepentingan penelitian maupun eksploitasi secara komersial.
Pada dasarnya TTI merupakan suatu tag kecil atau label yang dapat
mendeteksi perkembangan suhu dan waktu untuk menentukan umur simpan
produk yang mudah rusak khususnya selama distribusi dari produsen hingga
sampai ke tangan konsumen akhir. Label TTI ini umumnya digunakan untuk
menentukan umur simpan pada produk-produk hasil peternakan seperti daging
dan produk unggas, dimana distribusi biasanya dilakukan dalam kondisi yang
dingin sehingga cukup berpotensi dalam pertumbuhan mikroba yang sangat
mempengaruhi produk.
Menurut Taoukis dan Labuza (2003) syarat-syarat TTI untuk dapat
digunakan secara komersial dalam kemasan pangan yaitu:
 Mudah untuk digunakan dan diaktivasi
 Tidak merusak kemasan
 Harus dapat diaplikasikan dan diaktivasi pada saat pengemasan (bukan
sebelum pengemasan)
 Harus memberikan respon yang akurat mengenai perubahan suhu
penyimpanan dan fluktuasi suhu yang cepat. Respon ini harus bersifat tidak
dapat balik (irreversible) dan berkorelasi dengan kerusakan aktual pada bahan
pangan yang disimpan
 Mempunyai kemampuan untuk mengakumulasi pengaruh suhu dan waktu
selama periode penyimpanan produk
 Mudah dibaca dan jelas sehingga tidak terjadi kesalahpahaman oleh
konsumen saat membaca TTI tersebut.
Sejumlah besar jenis TTI telah dikembangkan dan dipatenkan berdasarkan
prinsip-prinsip dan aplikasi yang telah ditinjau sebelumnya (Taoukis dan Labuza
2003). Saat ini juga telah tersedia secara komersial TTI dengan prinsip enzimatis,
dan berbasis sistem polimer yang semuanya dapat diaplikasikan pada berbagai
produk seperti daging dan produk unggas.
Difusi
Difusi atau pembauran (Diffusion) merupakan gerakan suatu komponen
melalui suatu campuran yang berlangsung karena suatu rangsangan fisika. Pada
umumnya, peristiwa disfusi disebabkan oleh adanya gradien atau (landaian)

5
konsentrasi pada komponen yang terdisfusi itu. Gradien konsentrasi cenderung
menyebabkan terjadinya gerakan komponen itu kearah yang menyamakan
konsentrasi dan menghapuskan gradien. Bila gradien itu dipertahankan dengan
menambahkan komponen yang terdifusi secara terus menerus pada ke ujung yang
berkonsentrasi tinggi pada gradient itu, aliran yang berdifusi akan berlangsung
secara kontinu (sinambung) (McCabe et al. 1999).
Peristiwa difusi pada suatu media dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor.
Menurut Adrimarsya (2012) beberapa faktor yang mempengaruhi kecepatan
difusi, yaitu:
1. Ukuran partikel. Semakin kecil ukuran partikel, semakin cepat partikel itu
bergerak, sehingga kecepatan difusi semakin tinggi.
2. Ketebalan membran. Semakin tebal membran, semakin lambat kecepatan
difusi.
3. Luas suatu area. Semakin besar luas area, semakin cepat kecepatan difusinya.
4. Jarak. Semakin besar jarak antara dua konsentrasi, semakin lambat kecepatan
difusinya.
5. Suhu. Semakin tinggi suhu, partikel mendapatkan energi untuk bergerak
dengan lebih cepat. Maka, semakin cepat pula kecepatan difusinya.
Potensi Pemanfaatan Indikator dan Medium
Label cerdas pencatat umur simpan produk dapat dibuat dengan
menggunakan prinsip difusi. Prinsip difusi yang dimanfaatkan untuk pembuatan
label cerdas dapat menggunakan beberapa jenis indikator tergantung dari fungsi
yang akan digunakan dari label cerdas tersebut baik untuk mengidentifikasi
adanya perubahan suhu, waktu, maupun kualitas produk selama masa
penyimpanan, distribusi dan transportasi. Beberapa jenis label cerdas dengan
prinsip difusi telah dihasilkan seperti difusi bahan kimia teraktivasi, ester asam
lemak, dan asam laktat. Salah satu label cerdas yang telah dikembangkan dengan
memanfaatkan prinsip difusi yaitu label cerdas berbasis Time Temperature
Indicator (TTI) dengan difusi asam laktat untuk mendeteksi kualitas produk
makanan (Wanihsuksombat et al. 2010).
Pada penelitian ini akan dilakukan identifikasi medium peresapan berupa zat
padat dan indikator peresapan berupa zat cair untuk pembuatan label cerdas
pencatat umur simpan produk. Medium yang digunakan untuk media peresapan
indikator yaitu kertas. Kertas atau karton merupakan material yang dibuat dari
bahan dasar yang mengandung selulosa yang diberi perlakuan kimia, dibilas,
diuraikan, dipucatkan, dibentuk menjadi lembaran setelah pressing dan
dikeringkan (Sinuhaji 2010). Selulosa yang menyusun lembaran kertas atau karton
akan saling berikatan. Daya ikat antar serat dalam suatu lembaran kertas atau
karton akan ditentukan oleh besarnya intensitas ikatan, banyaknya fibrilasi dan
susunan molekul selulosa, sehingga dapat menyebabkan terjadinya ikatan
hidrogen (Nasution 2010). Daya ikat serat pada kertas atau karton tergantung dari
jenis selulosa yang digunakan. Daya ikat serat mempengaruhi pori-pori maupun
jumlah celah yang terbentuk pada permukaan kertas atau karton. Pori-pori yang
dimiliki kertas akan membuat kertas atau karton mampu menyerap suatu cairan
melalui difusi. Difusi suatu zat cair dapat terjadi melewati celah suatu membran

6
atau medium. Dengan adanya pori-pori atau celah dari ikatan serat selulosa pada
kertas tersebut, maka kertas dapat dijadikan sebagai medium dalam proses difusi
oleh indikator berupa cairan
Indikator yang digunakan untuk pembuatan label cerdas yaitu zat cair. Label
cerdas pencatat umur simpan produk dapat dibuat dengan menfaatkan difusi zat
cair pada medium kertas. Dua jenis indikator yang digunakan berdasarkan
perbedaan viskositas yaitu viskositas rendah dan viskositas tinggi. Viskositas
merupakan ukuran kekentalan dari cairan yang menentukan laju kecepatan
alirnya. Semakin lambat aliran berarti viskositasnya tinggi, dan sebaliknya semakin
cepat aliran berarti viskositasnya makin rendah (Kanoni 1999). Indikator viskositas
rendah yang digunakan yaitu tinta, sedangkan indikator viskositas tinggi yang
digunakan yaitu minyak.
Tinta mengandung tiga komponen utama yang terdri dari bahan pewarna
(pigmen), zat pengikat (varnish/vehicle), dan zat aditif atau bahan penolong.
Setiap komponen tersebut memiliki fungsi yang berbeda. Bahan pewarna
berfungsi memberikan warna pada tinta, membentuk bodi pada tinta dan
memberikan lapisan warna pada permukaan hasil cetakan. Zat pengikat berfungsi
mengikat bahan pewarna dan bahan penolong sehingga tercampur dengan baik.
Zat aditif dari pelarut (solvent), resin, dan minyak pengerin. Sedangkan zat aditif
berfungsi untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu pada tinta, baik sifat kimia
(mengatur proses pengeringan tinta) maupun sifat fisika tinta (sifat alir tinta,
ketahanan gosok tinta dan sebagainya (Adhi dan Susanto 2013).
Adanya kandungan bahan pewarna pada tinta dapat memudahkan dalam
melihat respon difusi zat cair pada medium selama masa penyimpanan untuk
mencatat umur simpan. Selain itu tinta memiliki komponen yang dapat
mempengaruhi tingkat viskositas seperti pelarut (Hidrokarbon, ester, keton dan
alkohol). Adanya kandungan pelarut tersebut yang menyebabkan tinta memiliki
viskositas yang lebih rendah dibandingkan minyak. Viskositas yang rendah akan
meningkatkan laju alir tinta. Sehingga tinta dikategorikan sebagai zat cair
viskositas rendah dan diidentifikasi untuk menentukan panjang peresapannya pada
medium.
Viskositas hanya dimiliki pada cairan atau fluida riil dalam kehidupan
sehari-hari. Salah satu jenis zat cair yang memiliki viskositas yaitu minyak.
Minyak memiliki tingkat viskositas tinggi dan berbeda satu sama lainnya. Jenis
minyak yang memiliki viskositas tinggi seperti minyak goreng dan oli. Minyak
kelapa sawit yang menjadi bahan baku minyak goreng memiliki viskositas sebesar
60 cSt pada suhu 20°C (Vaitilingom et al. 1997), sedangkan oli memiliki
viskositas sebesar 39.30 cSt (Nugroho dan Sunarno 2012). Adanya perbedaan
nilai viskositas antara kedua minyak tersebut, dapat digunakan sebagai
perbandingan indikator viskositas tinggi dalam pembuatan label cerdas dengan
mengetahui panjang peresapan masing-masing indikator pada medium. Viskositas
dipengaruhi oleh suhu dimana semakin tinggi suhu suatu cairan maka semakin
rendah viskositasnya dan laju alirnya akan meningkat. Begitu pula sebaliknya.
Semakin rendah suhu, maka akan semakin tinggi viskositasnya dan laju alir dari
cairan akan menurun.

7
Tetapan Laju dan Energi Aktivasi
Kesesuaian antara jenis kertas dan zat cair yang digunakan dapat diketahui
dengan melihat nilai energi aktivasi setiap medium terhadap zat cair yang
digunakan. Sebelum menentukan nilai energi aktivasi tersebut, maka ditentukan
terlebih dahulu masing-masing nilai slope hubungan antara panjang serapan zat
cair pada medium terhadap lamanya waktu penyimpanan. Daya serap dari zat cair
yang terjadi pada media medium yang digambarkan dengan panjang peresapan zat
cair tersebut mengikuti persamaan kinetika orde satu (Coe 1971; Smith 1993;
Ritchie 1996 dalam Warsiki 2006) sebagai berikut:

(1)
dimana C adalah konsentrasi pelarut; k adalah konstanta orde satu; C˷ dan Ct
menunjukkan konsentrasi pada saat keseimbangan, dan t adalah waktu. Kinetika
orde satu yang dijelaskan oleh hukum Fick tersebut ditransformasikan dalam
penentuan nilai konstanta laju serapan zat cair pada medium kertas buffalo, HVS
80 g, foto, concord, gambar dan karton duplex. Dari persamaan (1) maka variabel
yang digunakan untuk menentukan konstanta daya serap zat cair pada medium
sebagai berikut:

(2)
sehingga:

(3)
dimana : L
k
Lt
L

= panjang serapan (cm)
= konstanta serapan
= panjang akhir serapan saat penyimpanan jam ke-t
= panjang awal serapan saat penyimpanan jam tak terhingga

Berdasarkan persamaan (2) hubungan antara nilai k dengan perubahan panjang
peresapan dapat dituliskan pada persamaan 4 dengan penjabaran dapat dilihat
pada Lampiran 1.

(4)
Dengan demikian konstanta laju serapan k dapat diperoleh dari slope grafik
hubungan antara nilai
terhadap waktu (t).
Tetapan laju sangat tergantung suhu. Dalam penyelesaian banyak kasus,
hubungan antara logaritma dari tetapan laju dan kebalikan dari suhu mutlak pada
kisaran tertentu dari suhu secara linier dan kuantitatif dijelaskan dengan

8
menggunakan persamaan Arrhenius (Smith 1993; Coe 1971 dalam Warsiki 2006).
Persamaan Arrhenius tersebut menunjukkan hubungan antara tetapan laju k, suhu
dan energi aktivasi.
k=A×
Dimana,

(5)

k = tetapan laju
A = faktor frekuensi
Ea = energi aktivasi (J/mol)
R = tetapan gas ideal = 8.3184 J/mol K
T = suhu mutlak (K)

dengan demikian energi aktivasi (Ea) dan faktor frekuensi (A) dapat diketahui dari
nilai slope dan intersep dari grafik plot nilai hubungan antara ln k dengan 1/T
(persamaan 6).
ln k = -Ea/RT + ln A

(6)

METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
1. Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gunting, bolpoin,
penggaris, lemari es, jar, gelas ukur, thickness gauge, tabung Ostwald,
piknometer, waterbath, gelas piala, neraca analitik, sudip, inkubator,
termometer ruangan dan pipet tetes.
2. Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah lima jenis kertas
dan satu jenis karton yaitu buffalo, HVS 80 g, foto, concord, buku gambar dan
karton duplex sebagai medium pembuatan label, 5 jenis tinta yaitu tinta tato
permanen, tinta tato non permanen, tinta spidol boardmarker, tinta bak, dan
tinta stempel, minyak goreng, oli A, oli B, sebagai zat cair yang digunakan,
pewarna minyak dan alkohol.
Prosedur Penelitian
Karakterisasi Medium
Uji Gramatur (SNI 0123:2008)
Gramatur adalah massa kertas atau karton dalam g dibagi dengan satu
satuan luas dalam meter persegi yang diukur dalam kondisi standar (30.15°C, 1
atm). Prosedur percobaan yang dilakukan untuk menghitung nilai gramatur kertas
atau karton yaitu lembaran kertas atau karton dipotong dengan ukuran sampel 20

9
× 1.5 cm. Kemudian potongan sampel ditimbang untuk menentukan massa kertas
atau karton. Setiap sampel tersebut diukur panjang dan lebarnya untuk
menentukan luas. Gramatur diperoleh dari perhitungan menggunakan rumus nilai
gramatur (persamaan 7).

(7)
Dimana:
G = Gramatur kertas atau karton (g/m2)
m = Massa kertas atau karton (g)
L = Luas kertas atau karton (m2)

Uji Rapat Massa (SNI 0123:2008)
Rapat masssa atau densitas adalah besaran yang menyatakan perbandingan
antara massa kertas atau karton dibagi dengan volume kertas atau karton, diukur
pada kondisi standar. Prosedur percobaan yang dilakukan untuk menghitung nilai
rapat massa yaitu lembaran kertas atau karton dipotong sesuai ukuran sampel 20 ×
1.5 cm. Kemudian ditimbang untuk menentukan massa masing-masing kertas atau
karton. Setiap kertas atau karton diukur panjang dan lebarnya untuk menentukan
luas. Selanjutnya kertas atau karton juga diukur nilai ketebalannya. Rapat massa
diperoleh dari perhitungan menggunakan rumus nilai rapat massa (persamaan 8).

(8)
Karakterisasi Zat Cair
Uji Densitas (SNI 04-7182-2006)
Piknometer kosong dicuci dengan aquades dan dibilas dengan etanol,
ditimbang lalu diisi dengan air dan dimasukkan ke dalam penangas air yang telah
ditetapkan suhunya, yaitu 25oC. Kemudian permukaan air diatur sampai pada
puncak kapiler, dibiarkan selama 15 menit. Piknometer dipindahkan dari
penangas, dikeringkan bagian luarnya dan ditimbang dengan teliti. Piknometer
dikosongkan, lalu dibasuh beberapa kali dengan alkohol kemudian dikeringkan
kembali. Prosedur di atas diulangi dengan menggunakan sampel yang akan diukur
sebagai pengganti air. Densitas sampel dapat diukur dengan rumus berikut:
Bobot jenis (g/mL) =

Bobot sampel
Bobot air

Bobot jenis sampel pada suhu tertentu dapat dihitung dengan rumus, G = G’
+ nilai koreksi (25oC ToC). Nilai koreksi ditambahkan jika pengukuran di atas
suhu 15oC, dan dikurangi pada suhu di bawah 15oC.
Dimana:

10
G = bobot jenis sampel pada suhu 25oC
G’ = bobot jenis sampel pada suhu pengukuran (pada ToC).
Uji Viskositas (SNI 04-7182-2006)
Analisis ini dilakukan dengan menggunakan alat viskosimeter. Aquades
dipanaskan pada suhu 40°C dan dimasukkan ke dalam tabung viskosimeter
Ostwald. Waktu yang diperlukan untuk mencapai tanda tera dicatat. Selanjutnya
zat cair dipanaskan pada suhu 40°C dan dimasukkan ke dalam tabung
viskosimeter Ostwald. Kemudian waktu yang diperlukan untuk mencapai tanda
tera dicatat. Viskositas diperoleh dari perhitungan menggunakan rumus nilai
viskositas (persamaan 9).

(9)
Dimana:
µ
d1
t1
d2
t2

=
=
=
=
=

viskositas aquades suhu 40°C
densitas aquades suhu 40°C (g/mL)
waktu yang diperlukan aquades untuk mengalir (detik)
densitas zat cair suhu 40°C (g/mL)
waktu yang diperlukan untuk zat cair mengalir (detik)

Pemilihan Kesesuaian Jenis Cairan dan Medium
Pada penelitian ini akan dilakukan pencarian jenis medium dan zat cair yang
sesuai dengan kebutuhan untuk pembuatan label cerdas pencatat umur simpan
produk. Pada tahap ini dilakukan uji peresapan zat cair pada medium. Medium
peresapan yang digunakan terdiri dari buffalo, HVS 80 g, foto, concord, gambar
dan karton duplex. Zat cair sebagai indikator peresapan pada medium dipilih dari
dua cairan yang berbeda. Dua jenis cair yang digunakan dipilih berdasarkan
perbedaan viskositas dimana zat cair yang satu mempunyai viskositas tinggi dan
zat cair lainnya mempunyai viskositas rendah. Adapun masing-masing jenis zat
cair dibedakan lagi berdasarkan jenisnya. Zat cair viskositas tinggi meliputi
minyak goreng, oli A dan oli B, sedangkan zat cair dengan viskositas rendah
meliputi tinta tato permanen, tinta tato non permanen, tinta spidol boardmarker,
tinta bak, dan tinta stempel

Pembuatan Label dengan Indikator Viskositas Rendah
Kertas atau karton dipotong persegi panjang (label) dengan ukuran 20 × 1.5
cm, kemudian tinta diteteskan di salah satu ujung kertas atau karton. Selanjutnya
didiamkan selama 10 detik dan diberi tanda pada batas penyebaran setelah tinta
diteteskan sebagai batas pengamatan pada jam ke-0. Ilustrasi pemberian tanda
batas untuk pengamatan jam ke-0 indikator viskositas rendah dapat dilihat pada
Gambar 1. Selanjutnya label disimpan pada suhu ruang selama 96 jam dengan

11
melakukan pencatatan panjang peresapan zat cair.
pembuatan label cerdas dapat dilihat pada Gambar 2.

tinta

medium
kertas

Adapun diagram alir

t=0

Gambar 1 Ilustrasi pemberian tanda batas untuk pengamatan jam ke-0 indikator
viskositas rendah

Start

Kertas atau Karton
Kertas / karton

Dipotong ukuran 20 × 1.5 cm dan
ditetesi tinta pada salah satu ujungnya
Sampel yang ditetesi tinta

Didiamkan (selama 10 detik) dan
dibuat tanda batas penyerapan awal
(jam ke-0)
Label

Label disimpan selama 96 jam pada
suhu ruang dan dicatat panjang
peresapan jam ke-24, 48, 72 dan 96)
Nilai Panjang peresapan

Tetapan laju dan energi aktivasi
dihitung dari nilai panjang peresapan
Nilai Panjang peresapan dan Ea
Nilai tetapan laju dan Energi
Aktivasi

End
Gambar 2 Diagram alir pembuatan label cerdas I

12
Pembuatan Label dengan Indikator Viskositas Tinggi
Kertas atau karton atau karton dipotong persegi panjang dengan ukuran 20 ×
1.5 cm kemudian dicelupkan ke dalam jar berisi zat cair yang telah diberikan
pewarna sebelumnya. Kertas atau karton atau karton diberi tanda pada bagian
ujungnya sebelum dicelupkan untuk memudahkan pengukuran pengamatan mulai
jam ke-0. Ilustrasi pemberian tanda batas jam ke-0 indikator viskositas tinggi
dapat dilihat pada Gambar 3. dengan metode pembuatan label cerdas dapat dilihat
pada Gambar 4.

medi
medium

Jar + zat
Gambar 3 Ilustrasi pemberian tanda batas jam ke-0 indikator viskositas tinggi
Start

Start

10 mL minyak,
0.05 g Pewarna

Kertas atau karton
Kertas atau
karton

Minyak, pewarna

Dicampur dan diambil 10 mL dengan
gelas ukur untuk dituang ke jar

Dipotong ukuran 1.5 × 20
cm

Jar berisi minyak

Label dicelupkan dalam jar dan
disimpan (suhu ruang, lemari es, dan
inkubator) dengan panjang peresapan
dicatat jam ke-24, 48, 72 dan 96

Sampel kertas

atau karton
Diberi garis batas
pencelupan dengan jarak
0.5 cm dari ujungnya

Nilai panjang
peresapan

Tetapan laju dan energi aktivasi
dihitung dari nilai panjang
peresapan

Label dengan tanda
batas pencelupan

Label

Label

Nilai panjang peresapan

Nilai tetapan laju dan Energi
Aktivasi

End
Gambar 4 Diagram alir pembuatan label cerdas II

13

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakterisasi Medium
Gramatur

Gramatur (g/m2)

Gramatur adalah massa lembaran kertas atau karton dalam g dibagi dengan
satuan luas kertas atau karton dalam meter persegi, diukur pada kondisi standar
(BSN 2008). Pada dasarnya nilai gramatur setiap jenis kertas atau karton berbedabeda. Nilai gramatur setiap kertas atau karton yang berbeda tersebut tergantung
dari jenis dan komposisi bahan (pulp) yang digunakan dalam proses
pembuatannya. Keragaman gramatur, ketebalan, dan rapat massa memiliki
hubungan yang sangat erat satu sama lain, begitu pula dengan panjang dan
lebarnya. Hal ini disebabkan karena formulasi gramatur dapat diperoleh dari
perbandingan berat kertas atau karton (g) dengan luasan kertas atau karton(m2),
sedangkan untuk rapat massa merupakan perbandingan gramatur (g/m2) dengan
ketebalan. Maka dari itu antara rapat massa, ketebalan dan gramatur saling
berkaitan dalam menentukan sifat lembaran kertas atau karton (karton) (Nurminah
2002). Berdasarkan perhitungan gramatur yang dilakukan, maka nilai gramatur
setiap kertas atau karton yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 5.

1010
890
770
650
530
410
290
170
50
Buffalo HVS 80 g

Foto

Concord Gambar

Karton
Duplex

Jenis Medium

Gambar 5

Grafik hubungan jenis medium dengan nilai
gramatur

Dari Gambar 5 menunjukkan hubungan jenis kertas atau karton yang
digunakan dengan nilai gramaturnya. Nilai gramatur dihitung menggunakan
persamaan 7. Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihat bahwa nilai gramatur dari
kertas buffalo, HVS 80 g, foto, Concord, gambar dan karton duplex secara
berturut-turut yaitu 152.222 g/m2, 85.556 g/m2, 235.556 g/m2, 231.111 g/m2,
151.111 g/m2, dan 1055.556 g/m2. Dari perhitungan nilai gramatur tersebut dapat
dinyatakan bahwa medium yang mempunyai nilai gramatur paling tinggi yaitu

14
kertas HVS 80 g dan medium yang mempunyai nilai gramatur paling rendah yaitu
karton duplex.
Rapat Massa
Rapat massa adalah massa lembaran karton dalam kilog dibagi dengan
satuan volume karton dalam meter kubik, dihitung dari besarnya gramatur dibagi
tebal karton, diukur pada kondisi standar (BSN 2008). Seperti halnya nilai
gramatur kertas, nilai rapat massa juga berbeda untuk setiap jenisnya. Nilai rapat
massa akan berkaitan erat dengan nilai gramatur dan ketebalan seperti yang telah
dijelaskan pada pengukuran nilai gramatur. Berdasarkan perhitungan rapat massa
yang dilakukan, maka nilai rapat masing-masing medium yang digunakan dapat
dilihat pada Gambar 6.
Nilai rapat massa dihitung menggunakan persamaan 8. Berdasarkan Gambar
6 dapat dilihat bahwa nilai rapat massa dari kertas buffalo, HVS 80 g, foto,
concord, gambar dan karton duplex secara berturut-turut yaitu 10.111 kg/m3,
10.267 kg/m3, 10.928 kg/m3, 8.832 kg/m3, 10.264 kg/m3, dan 7.561 kg/m3. Dari
perhitungan nilai gramatur tersebut dapat dinyatakan bahwa medium yang
mempunyai nilai rapat massa paling rendah yaitu karton duplex dan medium yang
mempunyai nilai rapat massa paling tinggi yaitu foto. Secara teknis rapat massa
mempunyai hubungan erat dengan daya ikatan antar seratnya (Casey 1961 dalam
Nurminah 2002). Jadi dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi nilai rapat massa
maka semakin besar daya ikatan antar seratnya. Dan sebaliknya, semakin rendah
nilai rapat massa, maka semakin kecil juga daya ikatan antar seratnya.

Rapat massa (kg/m3)

12
10
8
6
4
2
0
Buffalo HVS 80 g

Foto

Concord Gambar

Karton
Duplex

Jenis medium

Gambar 6 Grafik hubungan jenis medium dengan nilai
rapat massa

15
Karakterisasi Zat Cair
Densitas
Densitas merupakan hasil pengukuran massa setiap satuan volume benda
atau zat. Nilai densitas suatu fluida tertentu tidak akan sama pada semua suhu.
Adanya perubahan suhu akan mempengaruhi densitas fluida. Nilai densitas suatu
jenis fluida berbeda dengan fluida yang lain. Semakin tinggi densitas suatu benda
atau zat maka semakin besar pula massa setiap volumenya. Uji densitas hanya
dilakukan pada zat cair viskositas tinggi yaitu minyak goreng, oli A dan oli B. Hal
ini dikarenakan tingkat volatilitas tinta yang sangat tinggi sehingga tidak dapat
dilakukan uji densitas tersebut. Hubungan antara perubahan densitas dan suhu
pada minyak goreng, oli A dan oli B tersebut dapat dilihat pada Gambar 7.

0.920

0.880

Minyak
Goreng
Oli A

0.860

Oli B

Densitas (g/mL)

0.900

0.840
0.820
0.800
0.780
10

15

20

25

30

35 40
Suhu °C

45

50

55

Gambar 7 Grafik hubungan antara densitas dan suhu pada minyak
goreng, oli A dan oli B

Berdasarkan Gambar 7 dapat dilihat bahwa pengukuran densitas zat cair
pada suhu 25°C, 40°C, dan 50°C berbeda. Setiap zat cair menunjukkan
kecenderungan penurunan nilai densitas terhadap penurunan suhu. Pada suhu
25°C untuk minyak goreng, oli A dan Oli B mempunyai nilai densitas sebesar
0.910 g/mL, 0.818 g/mL dan 0.804 g/mL. Pada suhu 40°C nilai densitas minyak
goreng, oli A dan oli B yaitu 0.907 g/mL, 0.817 g/mL dan 0.803 g/mL, sedangkan
nilai densitas pada suhu 50°C untuk minyak goreng, oli A dan oli B yaitu 0.906
g/mL, 0.810 g/mL, 0.802 g/mL. Nilai densitas paling tinggi dari minyak goreng,
oli A dan oli B terjadi pada suhu 25°C dan nilai densitas paling rendah terjadi
pada suhu 50°C. Berdasarkan Gambar 7, maka dapat diperoleh nilai laju
penurunan densitas minyak goreng, oli A dan oli B secara berturutan yaitu 0.0002
g/mL per jam, 0.0003 g/mL per jam dan 0.0001 g/mL per jam. Hal ini
menunjukkan bahwa nilai densitas dari suatu zat cair akan dipengaruhi oleh
suhunya. Semakin tinggi suhu fluida maka akan semakin tinggi pula nilai
densitasnya. Sebaliknya, semakin rendah suhu fluida maka semakin rendah juga
nilai densitasnya.

16
Beberapa minyak nabati yang telah diteliti menunjukkan kecenderungan
penurunan densitas secara linier terhadap peningkatan suhu. Penurunan densitas
disebabkan telah terjadinya peningkatan volume CPO dengan massa konstan pada
suhu yang tinggi (Noureddini et al 1992 dalam Permatasari 2011). Adanya
peningkatan volume ini disebabkan oleh pecahnya molekul-molekul minyak
akibat pengaruh suhu yang tinggi sehingga molekul-molekul menempati volume
yang lebih besar dibandingkan saat suhu rendah (Cuah et al. 2008 dalam
Permatasari 2011). Hal demikian juga berlaku pada zat cair jenis oli Adan oli B.
Peristiwa peningkatan suhu yang mengakibatkan pecahnya molekulmolekul di dalam suatu zat cair inilah yang mengakibatkan adanya penurunan
densitas pada kondisi suhu tinggi untuk minyak goreng, oli A dan oli B. Dengan
adanya penambahan volume suatu zat cair pada suhu tinggi ini akan
meningkatkan daya serapnya pada suatu medium dibandingkan dengan perlakuan
pada suhu rendah. Sehingga daya serap zat cair pada suatu medium dalam kondisi
suhu tinggi akan lebih besar daripada daya serap zat cair pada suatu medium
dalam kondisi suhu rendah.
Viskositas
Viskositas merupakan resistensi atau ketidakmauan bahan mengalir apabila
dikenai gaya (mengalami penegangan) atau gesekan internal dalam cairan dan
merupakan suatu ukuran terhadap kecepatan aliran. Semakin lambat aliran berarti
viskositasnya tinggi, dan sebaliknya semakin cepat aliran berarti viskositasnya makin
rendah (Kanoni 1999). Uji viskositas juga hanya dilakukan pada zat cair viskositas
tinggi yaitu minyak goreng, oli A dan oli B. Hal ini dikarenakan tingkat volatilitas
tinta yang tinggi sehingga tidak dapat dilakukan uji viskositas. Tingkat viskositas
zat cair yang digunakan mempengaruhi daya serapnya terhadap suatu medium
yang dilewati. Medium yang dilalui oleh zat cair berupa minyak goreng dan oli
tersebut yaitu kertas. Perbedaan tingkat viskositas antara minyak goreng dan oli akan
berpengaruh pada perbedaan panjang serapan masing-masing zat cair tersebut pada
kertas.
Secara visual, viskositas antara minyak goreng, oli A dan oli B sangat
berbeda. Minyak goreng mempunyai tingkat viskositas yang lebih rendah
dibandingkan dengan oli A dan oli B, sedangkan Oli A dan oli B mempunyai
tingkat viskositas yang hampir sama. Namun kedua jenis oli tersebut tetap
mempunyai nilai viskositas yang berbeda. Perbedaan tingkat viskositas antara oli
A dan oli B dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Perbedaan viskositas minyak goreng, oli A dan oli B
Jenis zat cair
Minyak goreng
Oli A
Oli B

Viskositas pada 40°C (cSt)
23.365
56.491
51.835

17
Berdasarkan Tabel 1 dengan pengukuran nilai viskositas minyak goreng
pada suhu 40°C telah terjadi penurunan viskositasnya. Viskositas suatu cairan
akan menurun jika terjadi kenaikan suhu, dan sebaliknya. Viskositas akan
meningkat jika terjadi penurunan suhu. Kondisi tersebut juga terjadi pada zar cair
lain yaitu oli. Semakin kental pelumas maka akan semakin berat bobotnya. Oli
cenderung menjadi encer dan mudah mengalir ketika panas, dan menjadi kental
dan tidak mudah mengalir ketika dingin. Tetapi masing-masing kecenderungan
tersebut tidak sama untuk semua oli. Kekentalan atau berat oli dinyatakan oleh
angka yang disebut indeks kekentalan. Jika indeksnya rendah berarti oli tersebut
encer. Sebaliknya, jika indeksnya tinggi berarti olinya kental (Soedarmo 2008).
Peristiwa perubahan viskositas dapat dijelaskan dengan teori termodinamika
yang menyatakan bahwa semakin tinggi suhu suatu fluida, molekul fluida akan
bergerak cepat sehingga secara makro akan meningkatkan tekanan. Jika tidak
terdapat batas pada materi tersebut maka materi akan mengembang dan
memperlebar jarak antar molekulnya. Jarak antar molekul yang lebar akan
mengakibatkan viskositas semakin menurun.
Tabel 1 menunjukkan bahwa viskositas pada suhu 40°C minyak goreng
lebih rendah dibandingkan dengan oli A, dan viskositas oli B lebih rendah
dibandingkan dengan oli A. Viskositas paling rendah yaitu minyak goreng dan
tingkat viskositas paling tinggi yaitu oli A. Semakin tinggi nilai viskositas cairan,
maka akan semakin baik pula dalam penggunaan cairan sebagai indikator dalam
pembuatan label cerdas. Hal ini dikarenakan label cerdas akan diaplikasikan di
dalam lemari es pada suhu lebih rendah ±5°C, maka dari itu dibutuhkan zat cair
yang lebih kental agar memiliki daya serap yang lebih rendah. Semakin kental zat
cair yang digunakan maka akan semakin rendah juga daya resapnya pada suatu
medium. Sehingga ukuran kertas atau karton yang digunakan sebagai medium
akan semakin pendek dan memudahkan aplikasi label cerdas pada lemari es
karena lebih praktis dan menghemat ruang penyimpanan.
Pemilihan Kesesuaian Jenis Cairan dan Kertas
Label cerdas yang dihasilkan akan digunakan untuk mengetahui umur
simpan produk selama 4 hari penyimpanan. Label cerdas akan diaplikasikan untuk
produk yang disimpan dalam lemari es. Dalam kurun waktu tersebut, zat cair
dalam label harus mampu meresap pada medium untuk mencatat masa
penyimpanan produk. Sebelum diketahui jenis medium dan zat cair yang sesuai,
maka terlebih dahulu dilakukan pemilihan kesesuaian jenis cairan dan kertas.
Zat cair yang digunakan sebagai indikator dibedakan berdasarkan viskositas
menjadi dua jenis yaitu viskositas rendah dan viskositas tinggi. Zat cair viskositas
tinggi meliputi minyak goreng, oli A dan oli B, sedangkan zat cair dengan
viskositas rendah meliputi tinta tato permanen, tinta tato non permanen, tinta
spidol boardmarker, tinta bak, dan tinta stempel. Medium peresapan yang
digunakan dalam pembuatan label cerdas yaitu kertas. Medium yang digunakan
juga memanfaatkan 5 jenis medium dan 1 jenis karton yang ada di pasaran yaitu
buffalo, HVS 80 g, foto, concord, buku gambar dan karton duplex.
Penelitian yang menggunakan tinta sebagai indikator menunjukkan hasil
yang tidak sesuai antara jenis zat cair dan medium yang digunakan. Tinta yang

18
diteteskan pada medium hanya mampu meresap pada jam ke-1. Setelah itu tinta
mengering dan tidak dapat meresap lagi. Padahal pengamatan panjang peresapan
tinta harus dilakukan sebanyak 4 kali selama 4 hari penyimpanan pada jam ke-24,
48, 72 dan 96. Hal ini disebabkan tinta yang ada di pasaran umumnya mempunyai
tingkat volatilitas yang cukup tinggi dan viskositas rendah sehingga tinta yang
diteteskan pada medium akan lebih cepat mengering. Peresapan panjang tinta
pada medium jam ke-0 sampai jam ke-1 dapat dilihat pada Lampiran 1.
Secara umum, susunan komponen tinta terdiri atas tiga kelompok, yaitu bahan
perwarna/pigmen, zat pengikat/varnish/vehicle, dan zat aditif/ bahan penolong/zat
tambahan (additional agent). Komponen bahan pewarna mempunyai beberapa fungsi
diantaranya untuk memberikan warna pada tinta, membentuk bodi pada tinta dan
memberikan lapisan warna pada permukaan hasil cetakan. Pada komponen zat
pengikat/varnish/vehicle atau sering disebut juga varnish merupakan medium untuk
mengikat bahan pewarna dan bahan penolong sehingga keduanya dapat tercampur
dengan baik. Vehicle/varnish terdiri dari pelarut (solvent), resin, dan minyak
pengerin. Sedangkan zat aditif/ bahan penolong/zat tambahan (additional agent)
merupakan bahan-bahan yang ditambahkan ke dalam tinta selain bahan pokok tinta
(pigmen dan varnish) (Adhi