Karakterisasi Sifat Listrik Susu Sapi Untuk Identifikasi Pemalsuan Susu
KARAKTERISASI SIFAT LISTRIK SUSU SAPI
UNTUK IDENTIFIKASI PEMALSUAN SUSU
MUHAMMAD ZIMAMUL ADLI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Sifat
Listrik Susu Sapi untuk Identifikasi Pemalsuan Susu adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah 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, Maret 2016
Muhammad Zimamul Adli
NIM G74090063
ABSTRAK
MUHAMMAD ZIMAMUL ADLI. Karakterisasi Sifat Listrik Susu Sapi untuk
Identifikasi Pemalsuan Susu. Dibimbing oleh IRMANSYAH dan HERIYANTO
SYAFUTRA.
Kajian listrik pemalsuan susu sapi dilakukan dengan mengukur nilai
impedansi, kapasitansi, konduktansi dan resistansi. Alat yang digunakan adalah
LCR Hi-Tester (LCR meter) yang dirangkai dengan plat kapasitor sejajar.
Frekuensi uji yang diambil pada LCR meter di antara 50 Hz sampai 5 MHz yang
dibagi menjadi 100 uji. Perlakuan pada penelitian ini adalah susu sapi segar yang
dicampur dengan air santan, air beras, dan air mineral. Variasi frekuensi yang
diberikan mempengaruhi nilai dielektrik, impedansi, konduktansi, dan resistansi.
Semakin tinggi nilai frekuensi yang diberikan menyebabkan nilai impedansi dan
resistansi meningkat, sedangkan nilai dielektrik dan konduktansi menurun.
Berdasarkan hasil analisis grafik dan statistik, pengujian nilai impedansi,
konduktansi, dan resistansi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136 KHz, 172
KHz, dan 216.4 KHz baik digunakan untuk mengidentifikasi pemalsuan susu sapi.
Namun, nilai dielektrik tidak baik digunakan sebagai identifikasi pemalsuan susu
karena tidak memiliki pola perbedaan yang nyata. Hasil penelitian ini dapat
menjadi rekomendasi untuk membuat alat pemalsuan susu sapi berbasis nilai
listrik.
Kata kunci: frekuensi, nilai listrik, pemalsuan, susu sapi
ABSTRACT
MUHAMMAD ZIMAMUL ADLI. Characterization of Cow’s Milk Identify
Adultration of Milk. Supervised by IRMANSYAH and HERIYANTO
SYAFUTRA.
Electrical properties studies of dairy cow's
capacitors. The LCR meter’s frequencies used in this study
ranged from 50 Hz to 5 MHz covering 100 test points.The treatments in this study
were fresh cow's milk that mixed with coconut milk, rice water and mineral water.
Variations of frequencies that given has affect the value of dielectric, impedance,
Based on the results, the analysis of graphs and statistics, testing the value of the
impedance, conductance, and resistance in the frequency of 3.3 GHz, 33.7 KHz,
136 KHz, 172 KHz and 216.4 KHz are good for identifying dairy cow's milk
adulteration. However, the value of dielectric is not used as identification beca
Keywords: cow's milk, the value of electricity, adulteration, frequency
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2014 ini ialah
Karakterisasi Sifat Listrik Susu Sapi untuk Identifikasi Pemalsuan Susu.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Irmansyah M.Si dan
Bapak Heriyanto Syafutra M.Si selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih
sayangnya. Terimakasih juga kepada teman-teman Fisika 46, Forces, PPM AlIhya’, FORMALA, KMNU IPB, KMNU Nasional yang senantisa mendoakan dan
mendukung dalam menyelesaikan skripsi ini.Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2016
Muhammad Zimamul Adli
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
v
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Susu Sapi Perah
2
Kapasitansi dan Nilai Dielektrik
5
Resistansi dan Konduktansi
6
Impedansi
6
METODE
7
Waktu dan Tempat Penelitian
7
Alat dan Bahan
7
Prosedur Penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
8
Karakteristik Nilai Impedansi Susu Sapi Murni dengan Menggunakan Berbagai
Cairan Pemalsu
9
Karakteristik Nilai Dielektrik Susu Sapi Murni dengan Menggunakan Berbagai
Cairan Pemalsu
11
Karakteristik Nilai Resistansi Susu Sapi Murni dengan Menggunakan Berbagai
Cairan Pemalsu
13
Karakteristik Nilai Konduktansi Susu Sapi Murni dengan Menggunakan
Berbagai Cairan Pemalsu
SIMPULAN DAN SARAN
14
15
Simpulan
15
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
16
LAMPIRAN
18
RIWAYAT HIDUP
43
DAFTAR TABEL
1 Syarat Mutu Susu Segar Menurut SNI 3141.1:2011
2 Nilai Probabilitas Signifikasi Hasil Uji Analysis Of
(ANOVA)
3
Variance
8
DAFTAR GAMBAR
1 Plat Kapasitor Keping Sejajar
2 Grafik nilai impedansi susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
3 Grafik nilai dielektrik susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
4 Grafik nilai resistansi susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
5 Grafik nilai konduktansi susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
5
10
12
14
15
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Rata-Rata Nilai Impedansi
Rata-Rata Nilai Kapasitansi
Nilai Dielektrik
Rata-Rata Nilai Resistansi
Rata-Rata Nilai Konduktansi
Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu
Santan pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Beras pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 33.8 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Santan pada Frekuensi 33.8 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Beras pada Frekuensi 33.8 KHz
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
13 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 33.8 KHz
14 Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 135.9 KHz
15 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Santan pada Frekuensi 135.9KHz
16 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Beras pada Frekuensi 135.9KHz
17 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 135.9KHz
18 Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 171.5 KHz
19 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Santan pada Frekuensi 171.5KHz
20 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Beras pada Frekuensi 171.5KHz
21 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
7Mineral pada Frekuensi 171.5KHz
22 Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 216.4 KHz
23 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Santan pada Frekuensi 216.4KHz
24 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Beras pada Frekuensi 216.4KHz
25 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 216.4KHz
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Susu sapi adalah hasil sekresi kelenjar susu sapi, yang berfungsi utama
sebagai pemberi nutrisi untuk manusia khususnya bagi bayi, baik dalam bentuk
susu murni maupun diolah menjadi produk turunan1. Susu mengandung lemak,
protein, vitamin dan mineral yang penting bagi tubuh2. Susu segar menurut SNI
01-3141- 20113 adalah cairan yang berasal dari ambing hewan sapi sehat dan
bersih yang diperoleh dengan cara pemerahan yang benar, kandungan alamiahnya
tidak dikurangi atau ditambah sesuatu apapun dan belum mendapat perlakuan
apapun kecuali pendinginan.
Saat ini banyak ditemukan susu yang rawan dipalsukan, sehingga menjadi
salah satu perhatian utama dalam menjaga kualitas susu4. Pemalsuan susu
mengakibatkan timbulnya masalah kesehatan di kemudian hari jika dikonsumsi
secara terus menerus. Hasil penelitian5,6 menunjukkan bahwa beberapa produsen
susu melakukan pemalsuan susu segar dengan zat pengotor, yaitu menambahkan
zat aditif ilegal seperti air, air santan, dan air beras. Pemalsuan susu segar
dilakukan dengan cara menambah atau mengurangi bahan pada susu segar,
kemudian menjualnya kepada konsumen. Hal ini merupakan kegiatan melanggar
hukum yang sangat merugikan konsumen.
Proses pemeriksaan pemalsuan susu segar dapat dilakukan dengan cara uji
storch, uji terhadap penambahan karbonat, santan, dan amilum (tepung)8.
Pemalsuan susu juga dapat diuji dengan penambahan skim atau mengurangi krim,
uji penambahan susu kaleng (susu kental manis), uji tidaknya formalin, uji
pemeriksaan terhadap gula, dan uji terhadap penambahan bahan-bahan pengawet7.
Praktik uji yang dilakukan selama ini masih menggunakan metode uji kimia
dalam skala laboratorium dan relatif membutuhkan waktu yang lama. Untuk itu
diperlukan solusi dalam menangani pemeriksaan pemalsuan susu yang cepat, tepat,
dan akurat. Salah satu aplikasi teknologi yang dapat dilakukan adalah dengan
menggunakan metode LCR meter. Aplikasi metode ini yaitu dengan
menggunakan bagian dari peralatan tes elektronik yang digunakan untuk
mengukur induktansi (L), kapasitansi (C), dan resistansi (R) dari komponen.
Setiap bahan memiliki sifat listrik yang khas dimana besarnya sangat ditentukan
oleh kondisi internal bahan tersebut, seperti momen dipol listrik, komposisi bahan
kimia, kandungan air, keasamaan dan sifat internal lainnya9.
Penggunaan uji pemalsuan susu dengan LCR meter diharapkan mampu
mendeteksi pemalsuan susu yang banyak beredar di masyarakat. Proses deteksi
yang cepat, dan tepat menggunakan LCR meter diharapkan mampu menjadi solusi
dalam identifikasi pemalsuan susu.
2
Perumusan Masalah
Pengukuran tentang uji kandungan dan kualitas susu menggunakan uji
kandungan nilai listrik susu sapi masih jarang sekali dilakukan. Untuk itu,
bagaimana merancang suatu alat pendeteksi pemalsuan susu berbasis nilai listrik
untuk meningkatkan uji kualitas susu sapi?
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengkarakterisasi susu sapi perah segar yang dipalsukan menggunakan alat
LCR meter.
2. Menganalisis nilai listrik susu sapi segar dengan yang dipalsukan sebagai
acuan dalam perancangan alat pendeteksi pemalsuan susu sapi.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini yaitu dapat menjadi alternatif uji dalam penentuan
pemalsuan susu sapi secara cepat dan mudah.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini berupa kajian pengujian kualitas susu sapi dengan melihat
sifat listriknya. Sampel yang digunakan adalah susu sapi segar dan susu sapi yang
dipalsukan dengan penambahan cairan pemalsu yaitu air santan, air beras, dan air
mineral dengan berbagai kosentrasi. Sifat listrik yang diukur meliputi impedansi,
kapasitansi, konduktansi, dan resistansi.
.
TINJAUAN PUSTAKA
Susu Sapi Perah
Susu adalah suatu sekresi kelenjar susu dari sapi yang sedang laktasi, atau
ternak lain yang sedang laktasi, yang diperoleh dari pemerahan secara sempurna
(tidak termasuk kolostrum), dengan tanpa penambahan atau pengurangan suatu
komponen10.Susu memerlukan penanganan sejak dari proses pemerahan,
distribusi, sampai produk olahannya. Kandungan nilai gizi yang tinggi
menyebabkan susu menjadi media yang sangat disukai oleh mikroba untuk
pertumbuhan dan perkembangannya, sehingga dalam waktu yang sangat singkat
susu dapat menjadi tidak layak dikonsumsi bila tidak ditangani dengan benar11.
Pemerintah telah menetapkan suatu standar mutu dalam bentuk SNI produk
susu dan olahannya. Peraturan ini tercantum dalam SNI 01-3141- 20113 (Tabel 1)
yang menjelaskan tentang susu segar meliputi definisi, karakeristik fisik, kimia,
dan biologis, serta pengujian yang dilakukan terhadap susu segar. Adanya
peraturan ini diharapkan dapat memberikan produk terbaik dan melindungi
3
konsumen dengan standar kualitas susu yang telah ditetapkan melalui peraturan
tersebut.
Tabel 1 Syarat mutu susu segar menurut SNI 3141.1:20113
No Karakteristik
Satuan
Syarat
o
a
Berat Jenis (pada suhu 27,5 C) g/ml
1.0270
minimum
b
Kadar lemak minimum
%
3.0
c
Kadar bahan kering tanpa lemak %
7.8
minimum
d
Kadar protein minimum
%
2.8
e
Warna, bau, rasa, kekentalan
Tidak ada perubahan
o
SH
f
Derajat asam
6.0 – 7.5
g
pH
6.3 – 6.8
h
Uji Alkohol (70 %) v/v
Negatif
i
Cemaran mikroba, maksimum:
1. Total Plate Count
CFU/ml
1x106
1x102
2. Staphylococcus aureus
CFU/ml
1x103
3. Enterobaceriaceae
CFU/ml
j
Jumlah sel somatic maksimum
Sel/ml
4x105
k
Residu
antibiotika
(Golongan Negatif
penisilin, Tetrasiklin, Aminoglikosida,
Makrolida)
l
Uji Pemalsuan
Negatif
m Titik beku
-0.520 s.d -0.560
n
Uji peroxidase
Positif
o
Cemaran logam berat, maksimum:
1. Timbal (Pb)
µg/ml
0.02
2. Merkuri (Hg)
µg/ml
0.03
3. Arsen (As)
µg/ml
0.1
Kualitas susu diperiksa agar dapat diterima oleh konsumen serta
menghindari pemalsuan susu dan tidak diterimanya susu oleh Koperasi Produksi
Susu (KPS). Selain itu pemeriksaan susu bertujuan untuk mencegah dan
mengurangi kerusakan serta memperbaiki daya simpan, mempertahankan warna,
dan cita rasa susu segar. Saleh11 mengemukakan bahwa proses pengujian
pemalsuan susu juga dilakukan untuk mendapatkan kualitas susu yang baik bagi
konsumen. Pengujian pemalsuan susu tersebut dilakukan dengan melakukan
pengujian sensoris dan kimia. Pengujian sensoris meliputi uji warna air susu, rasa,
dan bau susu, sedangkan pengujian secara kimia dilakukan dengan menguji berat
jenis air susu, kekentalan air susu (viskositas), serta titik beku, dan titik cair air
susu. Selain itu juga dilakukan uji daya cerna air susu. Pengujian secara fisik
bertujuan untuk mendeteksi kualitas susu secara cepat, artinya melalui kasat mata
atau pun sensoris dapat diketahui dengan cepat dan tepat. Pengujian secara kimia
dilakukan untuk memastikan kualitas kandungan kimia susu segar. Berikut
penjelasan dari setiap uji pemalsuan susu.
1. Warna air susu
Warna air susu bergantung dari bangsa ternak, jenis pakan, jumlah lemak,
bahan padat dan bahan pembentuk warna. Setiap susu yang disekresikan akan
memiliki warna yang berbeda-beda.
4
2. Rasa dan bau susu
Rasa dan bau susu sangat erat hubungannya dalam menentukan kualitas air
susu. Air susu terasa sedikit manis, yang disebabkan oleh laktosa, sedangkan
rasa asin berasal dari klorida, sitrat dan garam-garam mineral lainnya.
3. Berat jenis air susu
Nilai berat jenis air susu berkaitan dengan tingkat pemalsuan air susu oleh air.
Nilai berat jenis air susu berkisar 1,027-1,035 dengan rata-rata 1,031. Standar
berat jenis air susu menurut Codex adalah 1,028. Daftar ini telah disepakati
para ahli gizi dan kesehatan sedunia, meskipun di setiap negara atau daerah
mempunyai ketentuan-ketentuan tersendiri.
4. Kekentalan air susu (viskositas)
Susu memiliki nilai viskositas yang lebih tinggi dari pada air. Viskositas air
susu biasanya berkisar 1,5 – 2,0 cP. Pada suhu 20°C viskositas whey 1,2 cP,
viskositas susu skim 1,5 cP dan susu segar 2,0 cP. Bahan padat dan lemak air
susu mempengaruhi viskositas. Temperatur juga menentukan viskositas air
susu. Sifat ini sangat menguntungkan dalam pembuatan mentega.
5. Titik beku dan titik cair dari air susu
Titik beku air susu menurut Codex adalah –0.5000C. Standar nilai titik beku
air susu di Indonesia berubah menjadi –0.5200C. Bila terjadi pemalsuan susu
dengan air maka nilai titik beku susu lebih tinggi karena air memiliki titik
beku 00C, sehingga bila terjadi pencampuran susu dengan air maka titik beku
susu akan meningkat.
6. Daya cerna air susu
Air susu mengandung bahan/zat makanan yang secara totalitas dapat dicerna,
diserap dan dimanfaatkan tubuh dengan sempurna atau 100%. Oleh karena itu
air susu dinyatakan sangat baik sebagai bahan makanan. Tidak ada lagi bahan
makanan baik dari hewani terlebih-lebih nabati yang sama daya cernanya
dengan air susu.
Komposisi air susu dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya 1. Jenis
ternak dan keturunannya (breed). 2. Tingkat laktasi. 3. Umur ternak. 4. Infeksi
atau peradangan pada ambing. 5. Nutrisi dan pakan yang diberikan. 6. Lingkungan
dan 7. Prosedur pemerahan susu. Keseluruhan faktor-faktor ini dapat dibagi
menjadi tiga bagian yaitu faktor-faktor yang ditimbulkan oleh lingkungan, genetik
dan manajemen.
Kualitas susu yang harus diperhatikan adalah kadar lemak dalam susu.
Umumnya, peningkatan kemampuan produksi sapi perah makan semakin rendah
kadar lemak susu yang dihasilkan. Kadar lemak juga dipengaruhi oleh frekuensi
dan waktu pemerahan, pada pemerahan dua kali kadar lemak susu pemerahan pagi
hari sebesar 5,23% dibandingkan dengan pemerahan sore hari yaitu sebesar
5,5%12.
Penurunan produksi susu dari hari ke hari biasanya disertai dengan
meningkatnya kadar lemak susu. Hal ini disebabkan adanya hubungan atau
korelasi negatif antara produksi dan kadar lemak susu. Selain lemak, protein juga
merupakan salah satu komponen susu yang penting. Sama halnya juga dengan
lemak susu, protein susu berkorelasi negatif dengan produksi susu13.
Selain itu susu sapi memiliki spesifikasi sifat fisika14,1, yaitu:
1. Kerapatan pada suhu 200C sebesar 915 kg.m-3.
2. Indeks refraksi (589 nm) sebesar 1.462 yang akan turun bila suhu naik.
5
3. Daya larut air dalam lemak adalah 0.14 % (w/w) pada suhu 200C dan akan
naik saat suhu naik.
4. Konduktifitas thermal sekitar 0.17 J.(msK)-1 pada suhu 200C.
5. Spesific heat sebesar 2.1 KJ.(KgK)-1 400C.
6. Konduktivitas elektrik sebesar kurang dari 10-12 ohm-1.
7. Kandungan pH 6.7 pada suhu ruangan.
8. Kekentalan 1.9 mPa-s pada suhu ruangan
9. Densitas 1029 kg.m-3 pada suhu ruangan
Kapasitor dan Nilai Dielektrik
Kapasitor adalah dua buah pengantar yang terisolasi bentuknya sembarang
menyangkut muatan-muatan yang sama besarnya dan berlawanan tanda sebesar
+q dan –q. Kapasitor berfungsi menyimpan muatan jika diberi medan listrik15.
Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik dinyatakan sebagai
kapasitansi.Kapasitansi diukur berdasarkan besar muatan yang dapat disimpan
pada suatu kenaikan tegangan16.dituliskan dalam persamaan berikut:
Q = CV …………………………………. (1)
Dimana:
V = Beda potensial
C = Kapasitansi Kapasitor
Besar arus yang melewati suatu kapasitor adalah:
Gambar 1 Plat Kapasitor Keping Sejajar
Nilai kapasitansi suatu kapasitor ditentukan oleh faktor geometrik dan sifat
dielektrik. Untuk kapasitor plat sejajar, faktor geometri ditentukan oleh luas
permukaan elektroda A dan tebal dielektrik d. Adapun sifat bahan delektrik
ditentukan oleh nilai dielektrik k. Dielektrik adalah suatu material nonkonduktor
yang dapat memperlemah medan listrik dan menaikkan nilai kapasitansi
sebanding dengan fakto k17. Medan listrik tidak akan menghasilkan pergerakan
muatan dalam bahan dielektrik. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik
itu merupakan isolator yang baik. Pada ruang hampa udara kapasitansi kapasitor
diberikan oleh:
C = 8.85 x 10-12 k
.......................................... (2)
Dimana :
C
= Nilai Kapasitansi (F)
k
= Konstanta dielektrik
6
A
d
= Luas permukaan elektroda (m2)
= Jarak antar elektroda atau tebal bahan dielektrik (m)
Resistansi dan Konduktansi
Nilai Resistansi (R) suatu material bergantung pada panjang, luas
penampang lintang, tipe material dan temperatur17. Adapun nilai resistansi
berbanding terbalik dengan luas penampang lintang (A), dan berbanding lurus
dengan panjang (L) dan berbanding lurus dengan hambatan jenis (ρ)18.
………………..……………….. (3)
Hukum Ohm aliran arus listrik (I) berbanding lurus dengan beda potensial
(V) dan berbanding terbalik dengan hambatan (R)17. Besar kecilnya resistansi dari
suatu material bergantung pada panjang, luas penampang lintang, tipe material
dan suhu.
I = ……………………...………….... (4)
Keterangan :
I
= Arus (A)
V
= Potensial (volt)
R
= Hambatan (Ω)
NilaiKonduktansi (G) adalah kemampuan untuk menghantarkan arus
listrik.Seperti halnya resistansi, konduktansi juga dipengaruhi oleh
temperatur,geometri, dan jenis material.Konduktivitas listrik adalah kebalikan dari
resistansi (Ω)yang dihubungkan oleh
...………………………………… (5)
Keterangan:
G = Konduktansi listrik (Ω-1)
Impedansi
Impedansi adalah besarnya pembebanan atau hambatan suatu komponen
pada arus bolak-balik. Impedansi memiliki satuan Ohm. Hambatan pada resistor
(R) dinamakan resistansi, hambatan pada kapasitor (XC) dinamakan reaktansi
kapasitif, dan hambatan pada induktor (XL) dinamakan reaktansi induktif.
Dengan analisis fasor untuk tegangan didapatkan bahwa nilai impedansi
rangkaian seri sebagai berikut:
………………………. (6)
Keterangan:
Z = Impedansi (Ω)
R = Resistansi (Ω)
XL = Reaktansi Induktif (Ω)
XC = Reaktansi Kapasitif (Ω)
7
METODE
Waktudan Tempat Pelaksanaan
Penelitian dilaksanakan di Laboraorium Biofisika Membran dan Elektronika
Departemen Fisika IPB.Waktu penelitian adalah dari bulan November 2014
sampai bulan April 2015.
Alat dan Bahan
Penelitian ini memerlukan bahan berupa susu segar, air mineral, air santan,
air beras, mika, PCB, kabel (2 ampere / jumper) dan timah.Alat bantu yang akan
digunakan dalam penelitian ini antara lain : Solder, dudukan solder, bor listrik,
obeng, tang, gunting, PCB, cutter, lem tembak, cutter mika dan termos. Adapun
alat utama dalam pengujian adalah LCR meter.
Prosedur Penelitian
1. Membuat 2 buah plat kapasitor menggunakan papan PCB dengan ukuran 4.5
cm x 5 cm, dan jarak kedua plat 0.3 cm. Seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 1.
2. Mengidentifikasi pemalsuan susu sapi yang dicampurakan dengan cairan air
santan, air beras dan air mineral berdasarkan sifat listriknya menggunakan
LCR meter, yaitu konduktansi (G), impedansi (Z), kapasitansi (C), dan
resistansi (R).
3. Pengambilan sampel susu dilakukan di Peternakan D-Fram Fakultas
Peternakan IPB.
4. Memasukkan cairan pemalsuan susu sapi kedalam plat sejajar dengan volume
total 16 ml. Perincian perlakuan yang dibuat dalam penelitian yaitu:
a. 100 % (16 ml) air susu sapi
b. 75 % (12 ml) air susu sapi + 25 % (4 ml) cairan pemalsu
c. 50 % (8 ml) air susu sapi + 50 (4 ml) cairan pemalsu
d. 25 % (4 ml) air susu sapi + 75 (12 ml) cairan pemalsu
e. 100 % (16 ml) cairan pemalsu
5. Menset LCR meter nilai tegangan input 1 V, pengukuran menggunakan
frekuensi 50 Hz – 5 MHz dengan membagi menjadi 100 uji.
6. Setiap selesai pengujian, plat sejajar dibersihkan menggunakan aquades.
7. Nilai kapasitansi yang didapat, digunakan untuk perhitungan nilai dielektrik,
yaitu dengan persamaan:
k=
………………………. (7)
8. Analisis grafik yang dilakukan adalah menggambarkan hubungan antara
karakteristik sifat listrik yaitu nilai impedansi, dielektrik, konduktansi, dan
resistansi pada campuran cairan pemalsu susu sapi yang didapat dengan
frekuensi pengukuran. Grafik yang diplotkan, yaitu nilai frekuensi sebagai
sumbu x, dan sifat listrik sebagai sumbu y. Hal ini, dikarenakan nilai frekuensi
merupakan variabel bebas, sedangkan sifat listrik merupakan variabel terikat
8
terhadap frekuensi yang diberikan. Kemudian dilakukan analisis statistik
dengan metode analysis of variance (ANOVA).
9. Menyimpulkan hasil dari pengujian identifikasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Susu adalah campuran kompleks dari air, laktosa, lemak, protein, mineral,
dan vitamin yang seluruhnya didistribusikan dalam fase koloid dan larutan. Daya
hantar susu ditujukan terutama untuk menghadirkan ion (khususnya Na+, K, Cl),
kandungan gula dari susu tetap konstan yaitu sekitar 0,7% w/v. Akan tetapi,
konsentrasi relatif dari berbagai macam ion dapat berubah-ubah dan dipengaruhi
oleh beberapa faktor seperti jenis hewan, musim dalam kurun waktu setahun,
makanan dan tingkat laktasi19.
Penelitian yang menggunakan LCR meterini bertujuan untuk menguji sifat
listrik susu sapi murni dan susu sapi yang ditambah cairan pemalsu yaitu air
santan, air beras dan air mineral pada konsentrasi yang beragam dengan
mengambil 100 titik frekuensi dari 50 Hz – 5MHz. Hal ini dilakukan untuk
mengetahui frekuensi dan sifat listrik yang dapat membedakan setiap
pencampuran cairan pemalsu pada susu sapi.
Berdasarkan data yang diperolah, didapatkan 5 frekuensi yaitu 3.3 KHz,
33.7 KHz, 136 KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz dapat mengidentifikasi antara susu
sapi murni dengan setiap penambahan cairan pemalsu. Selain itu, pada grafik bisa
dilihat pola hubungan antara setiap variabel perlakuan dengan sifat listriknya.
Tabel 2. Nilai probabilitas signifikasi hasil uji analysis of variance (ANOVA)
Frekuensi (KHz)
Perlakuan
3.3
33.7
136
172
216
Susu Sapi + Air Santan
1. Impedansi
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
2. Kapasitansi
0.001
0.050
0.144
0.001
0.000
3. Konduktansi
0.000
0.000
0.001
0.000
0.000
4. Impedansi
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
Susu Sapi + Air Beras
1. Impedansi
0.042
0.041
0.000
0.039
0.040
2. Kapasitansi
0.000
0.000
0.265
0.000
0.000
3. Konduktansi
0.022
0.015
0.000
0.018
0.034
4. Impedansi
0.042
.041
0.000
0.040
0.042
Susu Sapi + Air Mineral
1. Impedansi
0.000
0.000
0.039
0.000
0.000
2. Kapasitansi
0.001
0.005
0.013
0.000
0.000
3. Konduktansi
0.000
0.000
0.010
0.000
0.000
4. Impedansi
0.000
0.000
0.038
0.000
0.000
9
Hasil uji analysis of variance (ANOVA) menunjukkan bahwa nilai
probabilitas signifikasi frekuensi 33.7 KHz pada pengujian kapasitansi susu sapi
dengan campuran zat pemalsu air santan bernilai p = 0.05, H0 diterima karena
syarat H0 ditolak adalah nilai p < 0.05. Nilai probabilitas signifikasi frekuensi 136
KHz pada pengujian kapasitansi susu sapi dengan campuran air santan dan susu
sapi dengan campuran zat pemalsu air beras memiliki nilai p >0.05 yaitu masingmasing 0.144 dan 0.265, H0 diterima sehingga dapat disimpulkan bahwa tidak
terdapat perbedaan yang signifikan.
Nilai probabilitas signifikasi selain dari perlakuan dan parameter yang
dijelaskan diatas sebagian besar memiliki p
UNTUK IDENTIFIKASI PEMALSUAN SUSU
MUHAMMAD ZIMAMUL ADLI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakterisasi Sifat
Listrik Susu Sapi untuk Identifikasi Pemalsuan Susu adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum pernah 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, Maret 2016
Muhammad Zimamul Adli
NIM G74090063
ABSTRAK
MUHAMMAD ZIMAMUL ADLI. Karakterisasi Sifat Listrik Susu Sapi untuk
Identifikasi Pemalsuan Susu. Dibimbing oleh IRMANSYAH dan HERIYANTO
SYAFUTRA.
Kajian listrik pemalsuan susu sapi dilakukan dengan mengukur nilai
impedansi, kapasitansi, konduktansi dan resistansi. Alat yang digunakan adalah
LCR Hi-Tester (LCR meter) yang dirangkai dengan plat kapasitor sejajar.
Frekuensi uji yang diambil pada LCR meter di antara 50 Hz sampai 5 MHz yang
dibagi menjadi 100 uji. Perlakuan pada penelitian ini adalah susu sapi segar yang
dicampur dengan air santan, air beras, dan air mineral. Variasi frekuensi yang
diberikan mempengaruhi nilai dielektrik, impedansi, konduktansi, dan resistansi.
Semakin tinggi nilai frekuensi yang diberikan menyebabkan nilai impedansi dan
resistansi meningkat, sedangkan nilai dielektrik dan konduktansi menurun.
Berdasarkan hasil analisis grafik dan statistik, pengujian nilai impedansi,
konduktansi, dan resistansi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136 KHz, 172
KHz, dan 216.4 KHz baik digunakan untuk mengidentifikasi pemalsuan susu sapi.
Namun, nilai dielektrik tidak baik digunakan sebagai identifikasi pemalsuan susu
karena tidak memiliki pola perbedaan yang nyata. Hasil penelitian ini dapat
menjadi rekomendasi untuk membuat alat pemalsuan susu sapi berbasis nilai
listrik.
Kata kunci: frekuensi, nilai listrik, pemalsuan, susu sapi
ABSTRACT
MUHAMMAD ZIMAMUL ADLI. Characterization of Cow’s Milk Identify
Adultration of Milk. Supervised by IRMANSYAH and HERIYANTO
SYAFUTRA.
Electrical properties studies of dairy cow's
capacitors. The LCR meter’s frequencies used in this study
ranged from 50 Hz to 5 MHz covering 100 test points.The treatments in this study
were fresh cow's milk that mixed with coconut milk, rice water and mineral water.
Variations of frequencies that given has affect the value of dielectric, impedance,
Based on the results, the analysis of graphs and statistics, testing the value of the
impedance, conductance, and resistance in the frequency of 3.3 GHz, 33.7 KHz,
136 KHz, 172 KHz and 216.4 KHz are good for identifying dairy cow's milk
adulteration. However, the value of dielectric is not used as identification beca
Keywords: cow's milk, the value of electricity, adulteration, frequency
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan November 2014 ini ialah
Karakterisasi Sifat Listrik Susu Sapi untuk Identifikasi Pemalsuan Susu.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr Ir Irmansyah M.Si dan
Bapak Heriyanto Syafutra M.Si selaku pembimbing. Ungkapan terima kasih juga
disampaikan kepada ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih
sayangnya. Terimakasih juga kepada teman-teman Fisika 46, Forces, PPM AlIhya’, FORMALA, KMNU IPB, KMNU Nasional yang senantisa mendoakan dan
mendukung dalam menyelesaikan skripsi ini.Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2016
Muhammad Zimamul Adli
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
v
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
2
Susu Sapi Perah
2
Kapasitansi dan Nilai Dielektrik
5
Resistansi dan Konduktansi
6
Impedansi
6
METODE
7
Waktu dan Tempat Penelitian
7
Alat dan Bahan
7
Prosedur Penelitian
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
8
Karakteristik Nilai Impedansi Susu Sapi Murni dengan Menggunakan Berbagai
Cairan Pemalsu
9
Karakteristik Nilai Dielektrik Susu Sapi Murni dengan Menggunakan Berbagai
Cairan Pemalsu
11
Karakteristik Nilai Resistansi Susu Sapi Murni dengan Menggunakan Berbagai
Cairan Pemalsu
13
Karakteristik Nilai Konduktansi Susu Sapi Murni dengan Menggunakan
Berbagai Cairan Pemalsu
SIMPULAN DAN SARAN
14
15
Simpulan
15
Saran
16
DAFTAR PUSTAKA
16
LAMPIRAN
18
RIWAYAT HIDUP
43
DAFTAR TABEL
1 Syarat Mutu Susu Segar Menurut SNI 3141.1:2011
2 Nilai Probabilitas Signifikasi Hasil Uji Analysis Of
(ANOVA)
3
Variance
8
DAFTAR GAMBAR
1 Plat Kapasitor Keping Sejajar
2 Grafik nilai impedansi susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
3 Grafik nilai dielektrik susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
4 Grafik nilai resistansi susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
5 Grafik nilai konduktansi susu murni dan susu dengan penambahan air
santan, berbagai konsentrasi pada frekuensi 3.3 KHz, 33.7 KHz, 136
KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz
5
10
12
14
15
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Rata-Rata Nilai Impedansi
Rata-Rata Nilai Kapasitansi
Nilai Dielektrik
Rata-Rata Nilai Resistansi
Rata-Rata Nilai Konduktansi
Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu
Santan pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Beras pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 3.3 KHz
Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 33.8 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Santan pada Frekuensi 33.8 KHz
Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Beras pada Frekuensi 33.8 KHz
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
13 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan CairanPemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 33.8 KHz
14 Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 135.9 KHz
15 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Santan pada Frekuensi 135.9KHz
16 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Beras pada Frekuensi 135.9KHz
17 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 135.9KHz
18 Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 171.5 KHz
19 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Santan pada Frekuensi 171.5KHz
20 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Beras pada Frekuensi 171.5KHz
21 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
7Mineral pada Frekuensi 171.5KHz
22 Uji Nilai Listik Pemalsuan Susu Sapi Segar pada Frekuensi 216.4 KHz
23 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Santan pada Frekuensi 216.4KHz
24 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Beras pada Frekuensi 216.4KHz
25 Uji ANOVA Susu Sapi Segar dengan Penambahan Cairan Pemalsu Air
Mineral pada Frekuensi 216.4KHz
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Susu sapi adalah hasil sekresi kelenjar susu sapi, yang berfungsi utama
sebagai pemberi nutrisi untuk manusia khususnya bagi bayi, baik dalam bentuk
susu murni maupun diolah menjadi produk turunan1. Susu mengandung lemak,
protein, vitamin dan mineral yang penting bagi tubuh2. Susu segar menurut SNI
01-3141- 20113 adalah cairan yang berasal dari ambing hewan sapi sehat dan
bersih yang diperoleh dengan cara pemerahan yang benar, kandungan alamiahnya
tidak dikurangi atau ditambah sesuatu apapun dan belum mendapat perlakuan
apapun kecuali pendinginan.
Saat ini banyak ditemukan susu yang rawan dipalsukan, sehingga menjadi
salah satu perhatian utama dalam menjaga kualitas susu4. Pemalsuan susu
mengakibatkan timbulnya masalah kesehatan di kemudian hari jika dikonsumsi
secara terus menerus. Hasil penelitian5,6 menunjukkan bahwa beberapa produsen
susu melakukan pemalsuan susu segar dengan zat pengotor, yaitu menambahkan
zat aditif ilegal seperti air, air santan, dan air beras. Pemalsuan susu segar
dilakukan dengan cara menambah atau mengurangi bahan pada susu segar,
kemudian menjualnya kepada konsumen. Hal ini merupakan kegiatan melanggar
hukum yang sangat merugikan konsumen.
Proses pemeriksaan pemalsuan susu segar dapat dilakukan dengan cara uji
storch, uji terhadap penambahan karbonat, santan, dan amilum (tepung)8.
Pemalsuan susu juga dapat diuji dengan penambahan skim atau mengurangi krim,
uji penambahan susu kaleng (susu kental manis), uji tidaknya formalin, uji
pemeriksaan terhadap gula, dan uji terhadap penambahan bahan-bahan pengawet7.
Praktik uji yang dilakukan selama ini masih menggunakan metode uji kimia
dalam skala laboratorium dan relatif membutuhkan waktu yang lama. Untuk itu
diperlukan solusi dalam menangani pemeriksaan pemalsuan susu yang cepat, tepat,
dan akurat. Salah satu aplikasi teknologi yang dapat dilakukan adalah dengan
menggunakan metode LCR meter. Aplikasi metode ini yaitu dengan
menggunakan bagian dari peralatan tes elektronik yang digunakan untuk
mengukur induktansi (L), kapasitansi (C), dan resistansi (R) dari komponen.
Setiap bahan memiliki sifat listrik yang khas dimana besarnya sangat ditentukan
oleh kondisi internal bahan tersebut, seperti momen dipol listrik, komposisi bahan
kimia, kandungan air, keasamaan dan sifat internal lainnya9.
Penggunaan uji pemalsuan susu dengan LCR meter diharapkan mampu
mendeteksi pemalsuan susu yang banyak beredar di masyarakat. Proses deteksi
yang cepat, dan tepat menggunakan LCR meter diharapkan mampu menjadi solusi
dalam identifikasi pemalsuan susu.
2
Perumusan Masalah
Pengukuran tentang uji kandungan dan kualitas susu menggunakan uji
kandungan nilai listrik susu sapi masih jarang sekali dilakukan. Untuk itu,
bagaimana merancang suatu alat pendeteksi pemalsuan susu berbasis nilai listrik
untuk meningkatkan uji kualitas susu sapi?
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Mengkarakterisasi susu sapi perah segar yang dipalsukan menggunakan alat
LCR meter.
2. Menganalisis nilai listrik susu sapi segar dengan yang dipalsukan sebagai
acuan dalam perancangan alat pendeteksi pemalsuan susu sapi.
Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini yaitu dapat menjadi alternatif uji dalam penentuan
pemalsuan susu sapi secara cepat dan mudah.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini berupa kajian pengujian kualitas susu sapi dengan melihat
sifat listriknya. Sampel yang digunakan adalah susu sapi segar dan susu sapi yang
dipalsukan dengan penambahan cairan pemalsu yaitu air santan, air beras, dan air
mineral dengan berbagai kosentrasi. Sifat listrik yang diukur meliputi impedansi,
kapasitansi, konduktansi, dan resistansi.
.
TINJAUAN PUSTAKA
Susu Sapi Perah
Susu adalah suatu sekresi kelenjar susu dari sapi yang sedang laktasi, atau
ternak lain yang sedang laktasi, yang diperoleh dari pemerahan secara sempurna
(tidak termasuk kolostrum), dengan tanpa penambahan atau pengurangan suatu
komponen10.Susu memerlukan penanganan sejak dari proses pemerahan,
distribusi, sampai produk olahannya. Kandungan nilai gizi yang tinggi
menyebabkan susu menjadi media yang sangat disukai oleh mikroba untuk
pertumbuhan dan perkembangannya, sehingga dalam waktu yang sangat singkat
susu dapat menjadi tidak layak dikonsumsi bila tidak ditangani dengan benar11.
Pemerintah telah menetapkan suatu standar mutu dalam bentuk SNI produk
susu dan olahannya. Peraturan ini tercantum dalam SNI 01-3141- 20113 (Tabel 1)
yang menjelaskan tentang susu segar meliputi definisi, karakeristik fisik, kimia,
dan biologis, serta pengujian yang dilakukan terhadap susu segar. Adanya
peraturan ini diharapkan dapat memberikan produk terbaik dan melindungi
3
konsumen dengan standar kualitas susu yang telah ditetapkan melalui peraturan
tersebut.
Tabel 1 Syarat mutu susu segar menurut SNI 3141.1:20113
No Karakteristik
Satuan
Syarat
o
a
Berat Jenis (pada suhu 27,5 C) g/ml
1.0270
minimum
b
Kadar lemak minimum
%
3.0
c
Kadar bahan kering tanpa lemak %
7.8
minimum
d
Kadar protein minimum
%
2.8
e
Warna, bau, rasa, kekentalan
Tidak ada perubahan
o
SH
f
Derajat asam
6.0 – 7.5
g
pH
6.3 – 6.8
h
Uji Alkohol (70 %) v/v
Negatif
i
Cemaran mikroba, maksimum:
1. Total Plate Count
CFU/ml
1x106
1x102
2. Staphylococcus aureus
CFU/ml
1x103
3. Enterobaceriaceae
CFU/ml
j
Jumlah sel somatic maksimum
Sel/ml
4x105
k
Residu
antibiotika
(Golongan Negatif
penisilin, Tetrasiklin, Aminoglikosida,
Makrolida)
l
Uji Pemalsuan
Negatif
m Titik beku
-0.520 s.d -0.560
n
Uji peroxidase
Positif
o
Cemaran logam berat, maksimum:
1. Timbal (Pb)
µg/ml
0.02
2. Merkuri (Hg)
µg/ml
0.03
3. Arsen (As)
µg/ml
0.1
Kualitas susu diperiksa agar dapat diterima oleh konsumen serta
menghindari pemalsuan susu dan tidak diterimanya susu oleh Koperasi Produksi
Susu (KPS). Selain itu pemeriksaan susu bertujuan untuk mencegah dan
mengurangi kerusakan serta memperbaiki daya simpan, mempertahankan warna,
dan cita rasa susu segar. Saleh11 mengemukakan bahwa proses pengujian
pemalsuan susu juga dilakukan untuk mendapatkan kualitas susu yang baik bagi
konsumen. Pengujian pemalsuan susu tersebut dilakukan dengan melakukan
pengujian sensoris dan kimia. Pengujian sensoris meliputi uji warna air susu, rasa,
dan bau susu, sedangkan pengujian secara kimia dilakukan dengan menguji berat
jenis air susu, kekentalan air susu (viskositas), serta titik beku, dan titik cair air
susu. Selain itu juga dilakukan uji daya cerna air susu. Pengujian secara fisik
bertujuan untuk mendeteksi kualitas susu secara cepat, artinya melalui kasat mata
atau pun sensoris dapat diketahui dengan cepat dan tepat. Pengujian secara kimia
dilakukan untuk memastikan kualitas kandungan kimia susu segar. Berikut
penjelasan dari setiap uji pemalsuan susu.
1. Warna air susu
Warna air susu bergantung dari bangsa ternak, jenis pakan, jumlah lemak,
bahan padat dan bahan pembentuk warna. Setiap susu yang disekresikan akan
memiliki warna yang berbeda-beda.
4
2. Rasa dan bau susu
Rasa dan bau susu sangat erat hubungannya dalam menentukan kualitas air
susu. Air susu terasa sedikit manis, yang disebabkan oleh laktosa, sedangkan
rasa asin berasal dari klorida, sitrat dan garam-garam mineral lainnya.
3. Berat jenis air susu
Nilai berat jenis air susu berkaitan dengan tingkat pemalsuan air susu oleh air.
Nilai berat jenis air susu berkisar 1,027-1,035 dengan rata-rata 1,031. Standar
berat jenis air susu menurut Codex adalah 1,028. Daftar ini telah disepakati
para ahli gizi dan kesehatan sedunia, meskipun di setiap negara atau daerah
mempunyai ketentuan-ketentuan tersendiri.
4. Kekentalan air susu (viskositas)
Susu memiliki nilai viskositas yang lebih tinggi dari pada air. Viskositas air
susu biasanya berkisar 1,5 – 2,0 cP. Pada suhu 20°C viskositas whey 1,2 cP,
viskositas susu skim 1,5 cP dan susu segar 2,0 cP. Bahan padat dan lemak air
susu mempengaruhi viskositas. Temperatur juga menentukan viskositas air
susu. Sifat ini sangat menguntungkan dalam pembuatan mentega.
5. Titik beku dan titik cair dari air susu
Titik beku air susu menurut Codex adalah –0.5000C. Standar nilai titik beku
air susu di Indonesia berubah menjadi –0.5200C. Bila terjadi pemalsuan susu
dengan air maka nilai titik beku susu lebih tinggi karena air memiliki titik
beku 00C, sehingga bila terjadi pencampuran susu dengan air maka titik beku
susu akan meningkat.
6. Daya cerna air susu
Air susu mengandung bahan/zat makanan yang secara totalitas dapat dicerna,
diserap dan dimanfaatkan tubuh dengan sempurna atau 100%. Oleh karena itu
air susu dinyatakan sangat baik sebagai bahan makanan. Tidak ada lagi bahan
makanan baik dari hewani terlebih-lebih nabati yang sama daya cernanya
dengan air susu.
Komposisi air susu dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya 1. Jenis
ternak dan keturunannya (breed). 2. Tingkat laktasi. 3. Umur ternak. 4. Infeksi
atau peradangan pada ambing. 5. Nutrisi dan pakan yang diberikan. 6. Lingkungan
dan 7. Prosedur pemerahan susu. Keseluruhan faktor-faktor ini dapat dibagi
menjadi tiga bagian yaitu faktor-faktor yang ditimbulkan oleh lingkungan, genetik
dan manajemen.
Kualitas susu yang harus diperhatikan adalah kadar lemak dalam susu.
Umumnya, peningkatan kemampuan produksi sapi perah makan semakin rendah
kadar lemak susu yang dihasilkan. Kadar lemak juga dipengaruhi oleh frekuensi
dan waktu pemerahan, pada pemerahan dua kali kadar lemak susu pemerahan pagi
hari sebesar 5,23% dibandingkan dengan pemerahan sore hari yaitu sebesar
5,5%12.
Penurunan produksi susu dari hari ke hari biasanya disertai dengan
meningkatnya kadar lemak susu. Hal ini disebabkan adanya hubungan atau
korelasi negatif antara produksi dan kadar lemak susu. Selain lemak, protein juga
merupakan salah satu komponen susu yang penting. Sama halnya juga dengan
lemak susu, protein susu berkorelasi negatif dengan produksi susu13.
Selain itu susu sapi memiliki spesifikasi sifat fisika14,1, yaitu:
1. Kerapatan pada suhu 200C sebesar 915 kg.m-3.
2. Indeks refraksi (589 nm) sebesar 1.462 yang akan turun bila suhu naik.
5
3. Daya larut air dalam lemak adalah 0.14 % (w/w) pada suhu 200C dan akan
naik saat suhu naik.
4. Konduktifitas thermal sekitar 0.17 J.(msK)-1 pada suhu 200C.
5. Spesific heat sebesar 2.1 KJ.(KgK)-1 400C.
6. Konduktivitas elektrik sebesar kurang dari 10-12 ohm-1.
7. Kandungan pH 6.7 pada suhu ruangan.
8. Kekentalan 1.9 mPa-s pada suhu ruangan
9. Densitas 1029 kg.m-3 pada suhu ruangan
Kapasitor dan Nilai Dielektrik
Kapasitor adalah dua buah pengantar yang terisolasi bentuknya sembarang
menyangkut muatan-muatan yang sama besarnya dan berlawanan tanda sebesar
+q dan –q. Kapasitor berfungsi menyimpan muatan jika diberi medan listrik15.
Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik dinyatakan sebagai
kapasitansi.Kapasitansi diukur berdasarkan besar muatan yang dapat disimpan
pada suatu kenaikan tegangan16.dituliskan dalam persamaan berikut:
Q = CV …………………………………. (1)
Dimana:
V = Beda potensial
C = Kapasitansi Kapasitor
Besar arus yang melewati suatu kapasitor adalah:
Gambar 1 Plat Kapasitor Keping Sejajar
Nilai kapasitansi suatu kapasitor ditentukan oleh faktor geometrik dan sifat
dielektrik. Untuk kapasitor plat sejajar, faktor geometri ditentukan oleh luas
permukaan elektroda A dan tebal dielektrik d. Adapun sifat bahan delektrik
ditentukan oleh nilai dielektrik k. Dielektrik adalah suatu material nonkonduktor
yang dapat memperlemah medan listrik dan menaikkan nilai kapasitansi
sebanding dengan fakto k17. Medan listrik tidak akan menghasilkan pergerakan
muatan dalam bahan dielektrik. Sifat inilah yang menyebabkan bahan dielektrik
itu merupakan isolator yang baik. Pada ruang hampa udara kapasitansi kapasitor
diberikan oleh:
C = 8.85 x 10-12 k
.......................................... (2)
Dimana :
C
= Nilai Kapasitansi (F)
k
= Konstanta dielektrik
6
A
d
= Luas permukaan elektroda (m2)
= Jarak antar elektroda atau tebal bahan dielektrik (m)
Resistansi dan Konduktansi
Nilai Resistansi (R) suatu material bergantung pada panjang, luas
penampang lintang, tipe material dan temperatur17. Adapun nilai resistansi
berbanding terbalik dengan luas penampang lintang (A), dan berbanding lurus
dengan panjang (L) dan berbanding lurus dengan hambatan jenis (ρ)18.
………………..……………….. (3)
Hukum Ohm aliran arus listrik (I) berbanding lurus dengan beda potensial
(V) dan berbanding terbalik dengan hambatan (R)17. Besar kecilnya resistansi dari
suatu material bergantung pada panjang, luas penampang lintang, tipe material
dan suhu.
I = ……………………...………….... (4)
Keterangan :
I
= Arus (A)
V
= Potensial (volt)
R
= Hambatan (Ω)
NilaiKonduktansi (G) adalah kemampuan untuk menghantarkan arus
listrik.Seperti halnya resistansi, konduktansi juga dipengaruhi oleh
temperatur,geometri, dan jenis material.Konduktivitas listrik adalah kebalikan dari
resistansi (Ω)yang dihubungkan oleh
...………………………………… (5)
Keterangan:
G = Konduktansi listrik (Ω-1)
Impedansi
Impedansi adalah besarnya pembebanan atau hambatan suatu komponen
pada arus bolak-balik. Impedansi memiliki satuan Ohm. Hambatan pada resistor
(R) dinamakan resistansi, hambatan pada kapasitor (XC) dinamakan reaktansi
kapasitif, dan hambatan pada induktor (XL) dinamakan reaktansi induktif.
Dengan analisis fasor untuk tegangan didapatkan bahwa nilai impedansi
rangkaian seri sebagai berikut:
………………………. (6)
Keterangan:
Z = Impedansi (Ω)
R = Resistansi (Ω)
XL = Reaktansi Induktif (Ω)
XC = Reaktansi Kapasitif (Ω)
7
METODE
Waktudan Tempat Pelaksanaan
Penelitian dilaksanakan di Laboraorium Biofisika Membran dan Elektronika
Departemen Fisika IPB.Waktu penelitian adalah dari bulan November 2014
sampai bulan April 2015.
Alat dan Bahan
Penelitian ini memerlukan bahan berupa susu segar, air mineral, air santan,
air beras, mika, PCB, kabel (2 ampere / jumper) dan timah.Alat bantu yang akan
digunakan dalam penelitian ini antara lain : Solder, dudukan solder, bor listrik,
obeng, tang, gunting, PCB, cutter, lem tembak, cutter mika dan termos. Adapun
alat utama dalam pengujian adalah LCR meter.
Prosedur Penelitian
1. Membuat 2 buah plat kapasitor menggunakan papan PCB dengan ukuran 4.5
cm x 5 cm, dan jarak kedua plat 0.3 cm. Seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 1.
2. Mengidentifikasi pemalsuan susu sapi yang dicampurakan dengan cairan air
santan, air beras dan air mineral berdasarkan sifat listriknya menggunakan
LCR meter, yaitu konduktansi (G), impedansi (Z), kapasitansi (C), dan
resistansi (R).
3. Pengambilan sampel susu dilakukan di Peternakan D-Fram Fakultas
Peternakan IPB.
4. Memasukkan cairan pemalsuan susu sapi kedalam plat sejajar dengan volume
total 16 ml. Perincian perlakuan yang dibuat dalam penelitian yaitu:
a. 100 % (16 ml) air susu sapi
b. 75 % (12 ml) air susu sapi + 25 % (4 ml) cairan pemalsu
c. 50 % (8 ml) air susu sapi + 50 (4 ml) cairan pemalsu
d. 25 % (4 ml) air susu sapi + 75 (12 ml) cairan pemalsu
e. 100 % (16 ml) cairan pemalsu
5. Menset LCR meter nilai tegangan input 1 V, pengukuran menggunakan
frekuensi 50 Hz – 5 MHz dengan membagi menjadi 100 uji.
6. Setiap selesai pengujian, plat sejajar dibersihkan menggunakan aquades.
7. Nilai kapasitansi yang didapat, digunakan untuk perhitungan nilai dielektrik,
yaitu dengan persamaan:
k=
………………………. (7)
8. Analisis grafik yang dilakukan adalah menggambarkan hubungan antara
karakteristik sifat listrik yaitu nilai impedansi, dielektrik, konduktansi, dan
resistansi pada campuran cairan pemalsu susu sapi yang didapat dengan
frekuensi pengukuran. Grafik yang diplotkan, yaitu nilai frekuensi sebagai
sumbu x, dan sifat listrik sebagai sumbu y. Hal ini, dikarenakan nilai frekuensi
merupakan variabel bebas, sedangkan sifat listrik merupakan variabel terikat
8
terhadap frekuensi yang diberikan. Kemudian dilakukan analisis statistik
dengan metode analysis of variance (ANOVA).
9. Menyimpulkan hasil dari pengujian identifikasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Susu adalah campuran kompleks dari air, laktosa, lemak, protein, mineral,
dan vitamin yang seluruhnya didistribusikan dalam fase koloid dan larutan. Daya
hantar susu ditujukan terutama untuk menghadirkan ion (khususnya Na+, K, Cl),
kandungan gula dari susu tetap konstan yaitu sekitar 0,7% w/v. Akan tetapi,
konsentrasi relatif dari berbagai macam ion dapat berubah-ubah dan dipengaruhi
oleh beberapa faktor seperti jenis hewan, musim dalam kurun waktu setahun,
makanan dan tingkat laktasi19.
Penelitian yang menggunakan LCR meterini bertujuan untuk menguji sifat
listrik susu sapi murni dan susu sapi yang ditambah cairan pemalsu yaitu air
santan, air beras dan air mineral pada konsentrasi yang beragam dengan
mengambil 100 titik frekuensi dari 50 Hz – 5MHz. Hal ini dilakukan untuk
mengetahui frekuensi dan sifat listrik yang dapat membedakan setiap
pencampuran cairan pemalsu pada susu sapi.
Berdasarkan data yang diperolah, didapatkan 5 frekuensi yaitu 3.3 KHz,
33.7 KHz, 136 KHz, 172 KHz, dan 216.4 KHz dapat mengidentifikasi antara susu
sapi murni dengan setiap penambahan cairan pemalsu. Selain itu, pada grafik bisa
dilihat pola hubungan antara setiap variabel perlakuan dengan sifat listriknya.
Tabel 2. Nilai probabilitas signifikasi hasil uji analysis of variance (ANOVA)
Frekuensi (KHz)
Perlakuan
3.3
33.7
136
172
216
Susu Sapi + Air Santan
1. Impedansi
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
2. Kapasitansi
0.001
0.050
0.144
0.001
0.000
3. Konduktansi
0.000
0.000
0.001
0.000
0.000
4. Impedansi
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
Susu Sapi + Air Beras
1. Impedansi
0.042
0.041
0.000
0.039
0.040
2. Kapasitansi
0.000
0.000
0.265
0.000
0.000
3. Konduktansi
0.022
0.015
0.000
0.018
0.034
4. Impedansi
0.042
.041
0.000
0.040
0.042
Susu Sapi + Air Mineral
1. Impedansi
0.000
0.000
0.039
0.000
0.000
2. Kapasitansi
0.001
0.005
0.013
0.000
0.000
3. Konduktansi
0.000
0.000
0.010
0.000
0.000
4. Impedansi
0.000
0.000
0.038
0.000
0.000
9
Hasil uji analysis of variance (ANOVA) menunjukkan bahwa nilai
probabilitas signifikasi frekuensi 33.7 KHz pada pengujian kapasitansi susu sapi
dengan campuran zat pemalsu air santan bernilai p = 0.05, H0 diterima karena
syarat H0 ditolak adalah nilai p < 0.05. Nilai probabilitas signifikasi frekuensi 136
KHz pada pengujian kapasitansi susu sapi dengan campuran air santan dan susu
sapi dengan campuran zat pemalsu air beras memiliki nilai p >0.05 yaitu masingmasing 0.144 dan 0.265, H0 diterima sehingga dapat disimpulkan bahwa tidak
terdapat perbedaan yang signifikan.
Nilai probabilitas signifikasi selain dari perlakuan dan parameter yang
dijelaskan diatas sebagian besar memiliki p