Aplikasi jaringan saraf tiruan untuk menentukan tingkat ketuaan dan kematangan buah durian dengan metode destruktif dan non-destruktif
APLIKASI JARINGAN SYARAF TIRUAN
UNTUK MENENTUKAN TINGKAT KETUAAN
DAN KEMATANGAN BUAH DURIAN DENGAN
METODE DESTRUKTIF DAN NON-DESTRUKTIF
OLEH:
AMIN REJO
PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
ABSTRAK
AMIN REJO. Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan tingkat
Ketuaan dan Kematangan Buah Durian dengan Metode Destruktif dan NonDestruktif Dibimbing oleh HAD1 K. PURWADARIA, I WAYAN
BUDIASTRA, SUROSO, SLAMET SUSANTO, DAN YUL Y.
NAZARUDDIN.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menerapkan model jaringan syaraf
t h a n (JST) dalam menduga tingkat ketuaan dan kematangan buah durian
dengan metode destruktif dan non-destruktif Untuk mencapai tujuan tersebut,
ditentukm sifat fisiko-kimia dan akustik buah durian beserta hubungan antara
sifat tersebut selama proses penuaan dan pematangan durian baik untuk buah
durian yang rusak maupun tidak rusak.
Hasil penelitian sifat karakteristik durian menunjukkan bahwa sifat fisikokimia durian seperti masa jenis, kekerasan dan sifat akustik mengalami penurunan
dengan meningkatnya ketuaan dan kematangan buah durian. Sedangkan total
padatan terlarut, kadar air dan total gula mengalami peningkatan dengan
meningkatnya ketuaan dan kematangan buah durian. Namun total asam
mengalami peningkatan sampai durian matang dan kemudian menurun hingga
lewat matang.
Model jaringan syaraf tiruan disusun berdasarkan dua jenis masukan.
Pertama menggunakan masukan data hasil pengukuran metode non-destruktif
untuk menduga data dari metode destruktit: Kemudian data destruktif ini
digunakan sebagai masukan untuk menduga tingkat ketuaan dan kematangan
durian. Kedua menggutlakan masukan data destruktif untuk memprediksi tingkat
ketuaan dan kematangan durian. Keluaran kedua jenis masukan tersebut dapat
berupa 8 kelompok durian (belum tua penuh, tua penuh, matang, lewat matang,
belum tua penuh rusak, tua penuh rusak, matang rusak dan lewat matang rusak), 5
(belum tua penuh, tua penuh, matang, lewat matang, dan rusak), 4 (belum tua
penuh, tua penuh, matang dan lewat matang) dan 2 (tidak rusak dan rusak).
Pelatihan dan validasi kedua model tersebut dilakukan dengan menggunakan 4
macam simpul dan 2 iterasi yaitu simpul4, 6, 8, 10 dan iterasi 1000 dan 5000.
Hasil validasi menunjukkan bahwa model dengan keluaran 4 kelompok
durian (belum tua penuh, tua penuh, matang dan lewat matang) serta dengan 8
simpul dan 5000 iterasi adalah model terbaik dalam menentukan tingkat ketuaan
dan kematangan buah durian dengan tingkat akurasi 46.7-83.3 % untuk masukan
data non-destruktif dan 60-94.4 % untuk masukan data destruktit: Sedangkan
model yang memilih durian tidak rusak dengan durian rusak disarankan
menggunakan 6 simpul dan 5000 iterasi untuk memperoleh derajat ketelitian
84.8% dalam pendugaan durian tidak rusak.
Kata Kunci: jaringan syaraf tiruan, durian, ketuaan, kematangan, rusak,
metode non-destruktif dan destruktw
ABSTRACT
AMIN REJO. Application of neural network for predicting durian maturity and
ripeness using destructive and non-destructive methods. Supervised by HAD1 K.
PURWADARIA, I WAYAN BUDIASTRA, SUROSO, SLAMET SUSANTO,
YCTL Y. NAZARUDDIN.
The objective of this study was to develop a neural network model which
had the capability to estimate the durian maturity and ripeness using destructive
and non-destructive methods. The physico-chemical and acoustic characteristics
of durian, and their relationships are determined.
The results revealed that the physico-chemical properties, i.e., density,
hardness, and the acoustic characteristic, i.e, ultrasound transmissibility (Mo)
decreased with the increase of both maturity and ripeness level of durian. The
total soluble solid, the water content and the total sugar increased accordingly
when the h i t s matured. The total acid increased in the ripening of durian and
then decreased when it reached the over ripen stage.
Two kinds of model were developed based on the input data. The first
used data from non-destructive methods as the input for predicting data from
destructive methods, then the later one were used as inputs for predicting maturity
and ripeness of durian. The second used data from destructive methods as
inputs for predicting maturity and ripeness of durian. The models outputs are 8
durian classifications (immature, fully-mature, ripe, overripe, defects-immature,
defects-fully-mature, defects-ripe, and defects-overripe), 5 (immature, fullymature, ripe, overripe, and defects), 4 (immature, fully-mature, ripe, and
overripe), and 2 (non-defects and defects). The models were trained and validated
using various nodes and iterations, respectively 4, 6, 8, 10 nodes, and 1000 and
5000 iterations.
The validation results showed that model with 8 nodes was the best
model for predicting the durian maturity and ripeness, yielding to four durian
classifications (immature, fully-mature, ripe and overripe) h i t s . The accuracy of
the model was 46.7-83.3% when using data from non-destructive methods as
inputs and 60.0-94.4% when using data from destructive methods as inputs. On
the other hand, model separating the wholesome durian from the defect ones was
recommended to be run in 6 nodes and 5000 iterations reaching an accuracy of
84.8% in predicting the wholesome durian.
Keywords: neural network, durian, maturity, ripeness,defects, non-destructive and
destructive methods.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul:
Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan Tingkat Ketuaan dan
Kematangsn Buah Durian dengan Metode Destruktif dan Non-destruktif
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan oleh pihak lain. Semua sumber data dan informasi yang digunakan
telah dinyatakan secara jelas dan dayat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 13 Maret 2002
AMIN REJO
APLIKASI JARINGAN SYARAF TIRUAN
UNTUK MENENTUKAN TINGKAT KETUAAN
DAN KEMATANGAN BUAH DURIAN DENGAN
METODE DESTRUKTIF DAN NON-DESTRUKTIF
AMIN REJO
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2002
Judul
: Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan
Tingkat Ketuaan dan Kematangan Buah Durian
dengan Metode Destruktif dan Non-Destruktif
Nama
: Amin Rejo
NRP
: 975064
Program Studi
: llmu Keteknikan Pertanian
Menyetujui:
1. Komisi Pembimbing
f
Prof. Dr. Ir. Hadi K. Purwadaria, Ipm
Ketua
Dr. Ir. I~ a v a X ~ u d i a s t rM.Aw
a.
Anggota
Dr. It. Suroso. M.Aar
Anggota
Dr.lr. Slamet Susanto, M.Aar
Anggota
Dr. Inn. tr. Yul ~ . ~ a z a r u d d iM.Sc.
n,
DIC
Anggota
ogram Pascasarjana
-----
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sugih Waras (Muara Enim) Sumatera Selatan pada
tanggal 14 Januari 19G2 sebagai putra keempat dari lima bersaudara dari pasangan
ayah Cik Adam dan Ibu Ningipah (Alm).
Pe~didikan sarjana ditempuh di program studi Mekanisasi Pertanian,
Fakultas Pertanian Univeristas Sriwijaya Palembang, lulus pada tahun 1988. Pada
tahun 1993, penulis diterima di Program Studi Mekanisasi Pertanian pada
program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada dan menamatkannya pada tahun
1996. Penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada
program studi Keteknikan Pertanian pada Program Pascasarjana IPB pada tahun
1997.
Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Biaya Pendidikan
Program Pascasarjana Direktorat Pendidikan dan Perguruan Tinggi.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di jurusan Teknologi Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya sejak tahun 1988.
Selama mengikuti program S3, penulis menjadi anggota PERTETA dan
PATPI. Karya ilmiah berjudul Model untuk Menentukan Tingkat Kematangan
Buah Durian dengan Neural Network disampaikan pada seminar nasional
PERTETA di IPB, Bogor tanggal 11-13 Juli 2000. Karya ilmiah kedua adalah
Model For Predicting and Classifying Durian Fruit based on Maturity and
Ripeness Using Neural Network disampaikan pada seminar internasional The 2nd
IFAC-CIGR Workshop on Intellegent Control for Agricultural Applications 22-24
August 2001 di Bali.
Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari
program S3 penulis.
Menikah dengan Dra. Netti Rohimah pada tahun 1988 dan dikaruniai tiga
orang anak, yaitu Meidy Saputra Amin, Defriansyah Amin dan Achmad Reza
Aditya Amin.
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang
telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga Laporan Penelitian yang
berjudul "Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan tingkat Ketuaan dan
Kematangan Buah Durian dengan Metode Destruktif dan Non-destruktif".
Terima kasih penulis ucapkan kepada; 1) Bapak Prof Dr. Ir. Hadi Karya
b a d a r i a , Ipm, 2) Dr. 11. I Wayan Budiastra, M.Agr, 3) Dr. Ir. Slamet Susanto,
M.Agr, 4) Dr. Ir. Suroso, M.Agr, dan 5) Dr. Ing, Ir. Yul Y. Nazaruddin, M.Sc.
DIC selaku dosen pembimbing, yang telah banyak membantu mulai dari rencana
penelitian ini sampai laporan hasil penelitian.
Disamping itu, penghargaan
penulis sampaikan kepada Rektor Universitas Sriwijaya Palembang, Direktur
program pascasarjana IPB yang telah memberikan kesempatan kepada penulis
untuk mengikuti pendidikan program Doktor di IPB, Direktorat Jenderal
Pendidikan dan Perguruan Tinggi yang telah menjadi penyandang dana utama
bagi penulis selama mengikuti pendidikan doktor di IPB, SEARCA dan Yayasan
Supersemar yang telah membantu biaya penelitian dan penyusunan disertasi,
Ketua Laboratorium TPPHP Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Ketua
Departemen Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Lndustri ITB, Bapak Dr. Ir.
Amoranto Trisnobudi Ketua Laboratoriuln Akustik Departemen Teknik Fisika,
Bapak Sulyaden teknisi laboratorium TPPHP, Iyan Sutriana, Ir. M. Arif Ihsan
teknisi laboratorium Akustik dan Ibu Sri teknisi laboratorium Pengawasan Mutu
yang telah membantu penulis selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih
juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta keluarga dan khusunya kepada Istriku
Dra. Netti Rohimah dan anak-anaku tersayang, Meidy Saputra Amin,
Defriansyah Amin, Achmad Reza Aditya Amin, penulis menyampaikan
terimakasih yang sangat mendalam atas segala pengertian, pengorbanan dan
ketabahan yang diberikan selama penulis mengikuti pendidikan doktor di IPB.
Akhir kata, penulis mengucapkan semoga karya h i a h ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2002
Amin Rejo
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ..................................................................
xii
..............................................................
xiv
n
UAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................
PENDAHSJLUAN..................................................................
Latar Belakang................................................................
Masalah dan Pemecahannya ...............................................
Tujuan Penelitian ............................................................
Manfaat Penelitian...........................................................
TINJAUAN PUSTAKA...........................................................
Ketuaan dan Kematangan buah Durian ...................................
Kerusakan Buah Durian .....................................................
Penggunaan Sif'at Akustib untuk Evaluasi Kualitas Internal
Buah.buahan ..................................................................
Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan dalam Penilaian Mutu buah.buahan .
PENDEKATAN TEORITIK......................................................
Aplikasi Jaringan Syaraf T h a n (JST)....................................
Asumsi Model................................................................
Pengembangan Model Simulasi............................................
BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN ..............................
xvii
Halaman
Tempat dan Waktu Penelitian ..............................................
Bahan dan Alat ...............................................................
Prosedur Penelitian ................... :......................................
Pengukuran Sifat Durian dengan Metode Non.Destruktif .............
Pengukuran Masa Jenis................................................
Pengukuran Sifat Gelombang Ultrasonik ........................
Pengukuran Sifat Durian dengan Metode Destruktif.. .................
Pengukuran Kekerasan (Rheometer DC.300) .......................
Pengukuran Total Padatan Terlarut (Refiaktometer digital
ATAGO 201)............................................................
Pengukur Kadar Air. Metode Oven (AOAC. 1988)...............
Pengukuran Total Gula. Metode Fenol (AOAC. 1988)...........
Pengukuran Total Asam, Metode Titrasi (AOAC. 1988).........
HASlL DAN PEMBAHASAN...................................................
Kriteria Buah Durian tidak rusak dan rusak pada berbagai tingkat
Ketuaan dan Kematangan...................................................
Karakteristik Buah Durian pada Berbagai Tingkat Ketuaan dan
Kematangan ..................................................................
Hubungan Sifat Fisiko-Kimia dengan Sifat Akustik Durian ..........
Sifat Fisiko dengan Kimia ............................................
Sifat Fisiko dengan Akustik ..........................................
Sifat Kimia dengan Akustik..........................................
38
Halaman
Penggunaan Jaringan Syaraf T h a n dengan masukan data
Non.Destrukt if...............................................................
Shulasi..................................................................
Pelatihan.................................................................
Validasi..................................................................
Penggunaan Jaringan Syaraf Tiruan dengan masukan Data destruktif
Pelatihan................................................................
Validasi .................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN...................................................
Kesimpulan ...................................................................
Saran............................................................................
DAFTAR PUSTAKA..............................................................
DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Perbedaan Buah Durian Mentah, Peraman dan Masak Dipohon ......
10
2. Deskripsi Buah Durian kultivar Aseupan Rancamaya pada tingkat
Ketuaan dan kematangan buah yang tidak rusak.. .......................
53
3. Deskripsi Buah Durian kultivar Aseupan Rancamaya pada tingkat
Ketuaan dan kematangan buah yang rusak ..............................
54
4. RMSE Hasil Pelatihan dengan Iterasi 1000 dan 5000 pada berbagai
Simpul..........................................................................
102
5. Validasi Model 1 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
1000 dan 5000 iterasi pada Berbagai Simpul .............................
105
6. Validasi Model 2 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
1000 dan 5000 iterasi pada Berbagai Simpul. ...........................
106
7. Validasi Model 3 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
1000 dan 5000 iterasi pada Berbagai Simpul.. ...........................
108
8. Validasi Model 4 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dengan 1000 dan 5000
iterasi pada Berbagai Simpul ..............................................
109
9. RMSE Hasil Pelatihan pada Iterasi 1000 dan 5000 iterasi dan
. .
berbagai Slmpul.. ............................................................
111
10. Validasi Model 1 data Destruktif Klasifikasi tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
iterasi 1000 dan 5000 berbagai simpul ...................................
112
...
Xlll
Halaman
1I. Validasi Model 2 data Destruktif Klasifrkasi tingkat Ketuaan
d m Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan,
iterasi 1000 dm 5000 berbagai simpul ....................................
114
12. Validasi Model 3 data destruktif Klasifrkasi tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
iterasi 1000 dan 5000 berbagai simpul ....................................
115
13. Validasi Model 4 data destruktif Klasifikasi tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dengan iterasi 1000
..
dan 5000 berbagai slmpul.. ...................................................
116
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Diagram Blok Estimasi Parameter Sinyal dengan JST
metoda Terawasi.. ........ . ......... ...... .................................... .
26
2. Model JST dengan masukan data non-destruktifuntuk memprediksi
data destruktif ................... . ............... ...... ...................... ....
29
3. Model JST dengan data masukan destruktifdan 8 keluaran.. ............
30
4. Model JST dengan data masukan destrulctif dan 5 keluaran.. ............
31
5. Model JST dengan data masukan destruktifdan 4 keluaran........... ....
32
..............
33
7. Diagram AZir Penelitian.. ................................................ ......
43
6. Model JST dengan data masukan destruktifdan 2 keluaran
8. Buah Durian berbagai tingkat Ketuaan dan Kematangan yang tidak
rusak ..............................................................................
44
9. Buah Durian berbagai tingkat Ketuaan dan Kematangan yang rusak ..
45
10. Blok Diagram Peralatan Ultrasonik ..........................................
47
11. Gra* Hubungan antara Kekerasan dengan tingkat Ketuaan dan
Kematangan durian yang tidak rusak.. ......................................
56
12. Grafik Hubungan antara Kekerasan dengan tingkat Ketuaan dan
Kematangan durian yang rusak.. ................,.........................
57
13. G r a a Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Total Padatan Terlarut (o brix) buah Durian yang tidak rusak ....
59
14. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Total Padatan Terlarut (o brix) buah Durian yang rusak .........
60
Halaman
15. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Kadar Air buah Durian yang tidak rusak ...........................
63
16. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Kadar Air buah Durian yang rusak .................................
63
17. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan total
gula pada buah Durian yang tidak rusak .................................
66
18. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan
Total Gula buah Durian rusak ................................................
66
19. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Total Asam buah Durian yang tidak rusak ........................
69
20. Grafik hubungan antara tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan masa
Jenis pada buah Durian yang tidak rusak ....................................
71
21 . Grafik hubungan antara tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan masa
Jenis pada buah Durian yang rusak ...........................................
72
22. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Mo Durianyang tidak rusak ............................................
76
23 . Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan
Mo Durian yang rusak ...........................................................
76
24. Grafik Hubungan antara Masa Jenis dengan Kadar Air ..................
80
25. Grafaik Hubungan antara Masa Jenis dengan Total gula .................
81
................
82
27. Grafik Hubungan antara Masa Jenis dengan Total Padatan Terlarut ....
83
28. Grafik Hubungan antara Total Padatan Terlarut dengan Kekerasan .....
84
29. Grafik Hubungan antara Kadar Air Total Asam dengan Kekerasan
.....
86
30. Grafik Hubungan antara Total Gula dengan Kekerasan ..................
87
3 1. Grafik Hubungan antara Total Asam dengan Kekerasan ..................
88
26. Grafik Hubungan antara Masa jenis dengan Total Asam
Halaman
32 . Grafik Hubungan antara Masa Jenis dengan Mo ...........................
89
33 . Grafik Hubungan antara Kekerasan dengan Mo ............................
91
34. Grafik Hubqgan Total Padatan Terlarut dengan Mo ......................
35 . Grafik Hubungan antara Total Gula dengan Mo ...........................
36. Grafik Hubungan antara Total Asam dengan Mo ..........................
37 . Grafik Hubungan antara Kadar Air dengan Mo
............................
3 8. Gambar Program Penjalaran Balik untuk Pelatihan ........................
39. Gambar Program Penjalaran balik untuk Validasi ...........................
40 . Grafik RMSE pada Berbagai Simpul dan Iterasi ..........................
4 1 . Grafik Validasi Model 1 Berbagai menggunakan masukan data nondestruktif ..........................................................................
42. Grafik Validasi Model 2 Berbagai menggunakan masukan data nondestruktif .........................................................................
43. Grafik Validasi Model 3 Berbagai menggunakan masukan data nondesfruktif .........................................................................
44. Grafik Validasi Model 4 Berbagai menggunakan masukan data nondestruktif .........................................................................
45 . Grafik RMSE Masukan data destruktifpada berbagai simpul .............
46 . Grafik validasi Model 1 menggunakan data destruktif ......................
47. Grafik validasi Model 2 menggunakan data destruktif ......................
48 . Grafik validasi Model 3 menggunakan data destruktif ....................
49. Grafik validasi Model 5 menggunakan data destruktif ....................
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Luas Panen Hasil dan Produksi Durian di indonesia Th 1987 - 1999..
13 1
. ..................
13 1
3. Ekspor dan Impor Duriandan Nilainya tahun 1990 sampai 1999........
13 1
4. ~ e g a r ~
a u j u a nEkspor Buah Durian ke Mancanegara 1994 - 1997.....
132
5. Produksi Durianmenurut Propinsi 1 993- 1998 (ton) .... ... ..............
132
6. Komposisi Kimia Buah Durian Otong . .......... ... ... ............ .........
133
............. ....
133
8. Komposisi Kimia buah Durian Sitokong.. ....... .. .. .......................
134
.. ....... ....
134
10. Hasil Analisis Komposisi Kimia Durian Jenis Lilh Selama
Penyimpanan pada Sistem CAS.. ........ ...................................
134
11. Deskripsi Tingkat Ketuaan (maturity) buah Durian yang tidak rusak
dan rusak acuan tingkat ketuaan penuh saat Durian jatuh normal ...
135
2. Permintaan Pasar dalam negeri terhadap Buah Durian
7. Komposisi Kimia Buah Durian Otong setelah dishpan
9. Komposisi Kimia Buah Durian Sitokong setelah dishpan
12. Deskripsi Tingkat Kematangan (Ripening) Buah Durian
dengan acuan tingkat ketuaan penuh saat buah Durian jatuh normal ..
137
13. Deskripsi Tingkat Kerusakan Buah Durian Jenis Lilin
Kondisi Matang Normal. . ...... .............................................
1 38
14. Deskripsi Tingkat Kerusakan Buah Durian Jenis Lilh Kondisi
Buah Durian panen Saat Jatuh Normal ...................................
139
15. Tabel Hasil Pengamatan Pengaruh Tingkat Ketuaan dan Kematangan
Durian yang tidak rusak dan rusak terhadap Sifat Fisiko-kimia
dan Akustik Durian Rancamaya.. . .................. ......................
140
Halaman
16. Nilai-nilai koefisien korelasi (r) persamaan regresi hubungan antara
Sifat fisiko-kimia denga tingkat ketuaan dan kematangan (umur)
durian ............................................................................
144
17. Nilai-nilai koefisien korelasi (r) persamaan regresi hubungan antara
Sifat fisiko-kimia denga akustik buah durian ..............................
144
18. Tabel Set Data Pelatihan pada Jaringan Syaraf T h a n ....................
146
19. Tabel Set Data Validasi pada Jarhgan Syaraf T h a n .....................
149
20. Tabel Hasil Validasi Model dengan Masukan data Destruktif...........
151
21. Tabel Hasil Pendugaan Jaringan terhadap 132 set data Pelatihan
dengan 2 Keluaran. 4 Simpul dan 1000 iterasi ............................
152
22 . Tabel Hasil Pendugaan Jaringan terhadap 67 set data Validasi
dengan 2 Keluaran. 4 Simpul dan 1000 iterasi ...........................
155
23 . Set data Pelatihan non-destruktipe mrnjadi destruktipe ..................
157
24. Bobot hasil pelatihan data non-destruktifmenjadi destruktif............
159
25 . Data hasil prediksi dari non-destruktipe mrnjadi destruktipe ............
161
26. Set data pelatiham non.destruktipe ..........................................
162
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Durian merupakan tanaman buah-buahan khas tropik basah yang telah
dikenal luas oleh masyarakat. Buah durian juga terkenal dengan julukan sebagai
raja buah tropika dengan alasan unggul dari segi kekuatan fisiknya tetapi juga dari
segi rasa, bentuk dan baunya yang khas.
Produksi durian Indonesia selama lima tahun terakhir cenderung
berfluktuasi. Pada tahun 2000 produksi durian mencapai 236794 ton, tahun 1999
produksi durian mencapai 194359 ton, tahun 1998 mencapai 406146 ton, 1997
sebesar 236648 ton, tahun 1996 sebesar 267562 ton dan tahun 1995 sebesar
170871 ton.
Permintaan akan buah durian cenderung meningkat dengan meningkatnya
permintaan buah tropis dunia. Winarno (1995) melaporkan bahwa permintaan
buah tropis dunia tahun 1995-2015 diperkirakan akan meningkat 6.50 % per
tahun. Dengan meningkatnya permintaan buah-buahan tropis di pasaran dunia
secara langmg akan berpengaruh terhadap permintaan durian.
Hal ini
disebabkan buah durian mulai digemari oleh konsumen masyarakat Eropa
(Sunaryono dan Nina, 1994).
Indonesia yang menjadi salah satu produsen durian sampai saat ini belum
banyak memperoleh keuntungan dari potensi tersebut.
Thailand merupakan
negara produsen durian yang telah banyak menikmati devisa dari ekspor
duriannya Menurut Subadrabandhu et al. (1991) Thailand mengekspor tidak
kurang dari 11000 ton durian tiap tahun ke berbagai negara Asia, Amerika dan
Eropa. Volume ekspor tersebut jauh lebih besar dibandingkan ekspor durian
Indonesia yaitu 116.975 ton dengan nilai US $ 105 871 pada tahun 1999, 13.794
ton dengan nilai US $ 5 470 pada tahun 1998, 69.561 ton dengan nilai US $642
822 pada tahun 1997, dan 53.767 ton dengan nilai US $ 2 8 982 266 pada tahun
1990 (Direktorat Jenderal Tanaman Pangan dan Hortikultura, 2000).
Salah satu sebab rendahnya nilai ekspor buah durian Indonesia adalah
masalah mutu yang masih sulit memenuhi persyaratan ekspor akibat penanganan
pasca panen yang masih sederhana. Salah faktor yang penting dalam penanganan
pasca panen adalah pemanenan pada tingkat kematangan yang tepat dan sortasi
buah-buahan.
Pemanenan dan sortasi durian yang tepat berpengaruh terhadap
mutu daging durian.
Ketuaan durian yang optimal tergantung pada kultivar.
Penentuan tingkat kematangan dan sortasi buah-buahan selama ini dilakukan
manual atau visual sehingga hasil evaluasi sering tidak seragam Teknik lain
seperti gelombang cahaya NIR terbukti hanya dapat menembus sedalam 5 mm
dari permukaan buah (Ikeda et al., 1992), gelombang X dapat menembus buah
tetapi biaya yang di perlukan cukup mahal. Berdasarkan ha1 tersebut di perlukan
suatu metode untuk mendapatkan cara yang baik dalam melakukan sortasi buahbuahan. Gelombang ultrasonik mempunyai kemampuan menembus bahan yang
tinggi dimana sifat akustik seperti kecepatan suara, absorpsi koefisien akibat
interaksi antara gelombang ultrasonik dengan bahan dapat menunjukkan
kandungan dan tingkat kerusakan dalam buah (Garret dan Furry,. 1992). Menurut
Budiastra et al. (1998) bahwa zero moment power dari transmisi gelombang
ultrasonik 50 Khz dapat digunakan untuk menentukan tingkat kematangan dan
kerusakan durian dengan secara non destrukta
Untuk mengetahui hubungan sifat fisiko-kimia dan akustik durian perlu di
lakukan dengan simulasi model, hanya saja karena strukturnya yang multi-input
multi-output (MIMO) menjadikan hubungan tersebut sangat sulit untuk
dimodelkan secara matematis. Model jaringan syaraf tiruan (JST)
dipandang
mampu untuk mengatasi permasalahan diatas karena bersifat adaptifj non-linier
dan paralel. Namun
sampai
saat
ini
pengembangan
JST untuk
pengklasifikasian tingkat ketuaan dan kematangan durian belum dilakukan. JST
dapat
digunakan
untuk
bermacam-macam persoalan
seperti Masifikasi,
pengenalan perkataan, pengolahan citra, prediksi deret waktu, modeling dan
kontrol, robotik, optimasi, sistem pakar, finansial dan lain-lain.
Aplikasi JST di
bidang non pertanian seperti pengenalan hurup cetak, kontrol, pengaturan gerak
motor untuk robotik sudah dimulai oleh Frank Rosenblatt (1957).
Sedangkan
aplikasi JST di bidang pertanian sudah banyak diterapkan di bidang optimasi
kontrol manajemen irigasi ( Clendon et al., 1996), model sensor terhadap daging
sapi (Park et al., 1994), memprediksi kadar air tanah (Altendarf et al., 1992),
simulasi sistem drainase (Yang,
et al.,
1998), penyakit kacang-kacangan
(Batchelor et al., 1997), penentuan kualitas makanan kecil berdasarkan wama
(Sayeed et al., 1995), konsentrasi pestisida dalam tanah (Yang et al., 1997),
perpindahan panas (Sablani et al., 1995), dan pakan ternak (Suroso et al., 1999).
Sampai saat ini untuk bidang pascapanen terutama sortasi buah-buahan
segar belum berkembang secara luas. Penelitian mengenai pengembangan model
untuk penentuan ketuaan dan kematangan buah-buahan dengan jaringan syaraf
t h a n masih belum dilakukan. Berdasarkan uraian
di atas penulis mencoba
mengaplikasikan suatu model untuk penentuan tingkat ketuaan dan kematangan
durian dengan jaringan syaraf tiruan.
Masalah dan Pemecahannya
Masalah yang dihadapi dalam mernilih durian adalah bagaimana
mengetahui tingkat ketuaan dan kematangan bagian dalam durian secara tepat,
akurat dan tanpa merusak buah tersebut.
Dengan demikian konsumen akan
mendapatkan jaminan bahwa durian yang dibeli adalah tua, matang dan tidak
rusak. Selarna ini untuk mengetahui kerusakan dalam buah durian hams dilakukan
dengan cara merusak buah durian.
Metoda pengukuran ketuaan dan kematangan yang ada seperti hari setelah
pembungaan, suara/bunyi dari ketukan terhadap buah-buahan kurang dapat
dipercaya untuk menentukan secara tepat tingkat ketuaan dan kematangan buahbuahan di karenakan tidak dapat menentukan kualitas bagian dalam buah durian.
Teknik image processing, Near m a r e d Reflectances (NIR),gelombang
*a
merah dekat hanya mampu menentukan sifat fisik seperti warna, bentuk,
ukuran dan bagian dalam sedalam 5 mm sehingga hanya dapat digunakan untuk
buah-buahan yang berkulit tipis. Sedangkan gelombang X dapat diterapkan untuk
mendeteksi bagian dalam buah-buahan seperti semangka tetapi penerapannya di
masyarakat luas belum dilakukan karena investasi alat yang mahal sehingga tidak
ekonomis dan kehawatiran adanya efek samping terhadap buah yang dievaluasi
dengan sinar X.
Selama ini khusus buah durian banyak dilakukan dengan cara destruktif
seperti metoda kimia basah (HPLC) bahkan para petani dengan cara mencicipi
untuk mengetahui tingkat ketuaan dan kematangan buah secara tepat. Hanya saja
metoda tersebut kurang ekonomis karena untuk mengumpulkan data tersebut
memerlukan waktu, biaya dan tenaga yang banyak. Oleh karena itu diperlukan
metoda yang dapat menentukan tingkat ketuaan dan kematangan bagian dalam
buah tanpa merusak.
Gelombang ultrasonik memiliki kemampuan menembus bahan yang tinggi
dimana sifat akustik seperti kecepatan suara dan atenuasi sehingga interaksi antara
gelombang ultrasonik dengan bahan dapat menunjukkan kandungan dan bagian
dalam buah.
Dengan demikian sifat fisiko-khia
dapat diperiksa dengan
mengetahui sifat akustiknya. Supaya tidak selalu melakukan pengukuran untuk
mengetahui hubungan sifat fisiko-kimia dan akustik perlu dilakukan dengan
simulasi model.
Selama ini untuk melihat hubungan tersebut dibuatlah model
matematika yang bersifat linier.
Namun proses ini merupakan sistem yang sangat komplek karena
perilakunya yang selalu berubah sesuai dengan perubahan sifat fisiko kimia buah
durian.
Selain itu dengan strukturnya yang multi-input multi-output (IVTJMO)
menjadikan hubungan tersebut sangat sulit untuk dimodelkan secara matematis.
Model
matematik
mempunyai
suatu keterbatasan untuk
menyelesaikan
permasalahan karena tidak bersifat adaptif, terlalu rumit dan kurang disukai bila
memasuki model non-linier. Sejalan dengan permasalahan tersebut maka
dipandang dengan cara mengembangkan model JST akan mampu untuk
mengetahui hubungan sifat fisiko-kimia dan
sifat akustik buah durian untuk
menentukan tingkat ketuaan, kematangan dan kerusakan buah durian. Hal ini
dikarenakan model JST bersifat universal, paralel, mudah implementasi, mudah
pembelajaran dan adaptasi.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini mempunyai tujuan untuk mengaplikasikan model JST untuk
penentuan tingkat ketuaan dan kematangan durian menggunakan parameter input
dari karakteristik durian yang diperoleh secara metode destruktif maupun nondestruktif.
Tujuan yang lebih spesifik adalah sebagai berikut:
1). Mengkaji karakteristik sifat ketuaan dan kematangan buah durian tidak rusak
dan rusak
2). Mengkaji hubungan antara sifat fisiko-kimia dan akustik buah durian
3). Menyusun model pendugaan dengan jaringan syaraf t h a n
4). Mengkaji tingkat ketuaan dan kematangan buah durian tidak rusak dan rusak
dengan model jaringan syaraf tiruan
5). Melakukan validasi model jaringan syaraf t h a n dengan masukan data nondestruktif dan destruktif.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi para pelaku pasca
panen durian seperti prosesor dan eksportir dalam ha1 berikut:
I). Hasil sortasi mutu yang lebih baik.
2). Memberi nilai tambah pada buah durian dengan mutu yang lebih terjamin.
3).
Mendorong peningkatan volume ekspor karena keterjaminan mutu buah
durian yang diekspor.
TINJAUAN PUSTAKA
Ketuaan dan Kematangan Buah Durian
Di dalam buah dikenal istilah 'tua' (mature) dan 'matang' (ripe). Reid
dalam Kader (1992) menyebutkan 'tua' sebagai peitumbuhan yang secara alami
telah sempurna perkembangannya, sehingga pada fase ini segera akan memasuki
fase pematangan. Ketuaan buah dapat ditunjukkan dengan suatu indeks yang
disebut ketuaan (Firmness index). Informasi h i penting bagi produsen, pedagang
maupun yang bergerak di bidang kontrol mutu (quality control).
Pada proses
penuaan buah terjadi perubahan struktural dengan kisaran yang luas seperti
perubahan dalam tebal dinding sel, permeabilitas plasma dan banyaknya ruang
antar sel. Sedangkan menjadi lunaknya kulit dan jaringan yang dianggap sebagai
petunjuk utama terjadi pematangan (Pantastico et al., 1996).
Selama pematangan, buah mengalami beberapa perubahan nyata terhadap
wama, tekstur, bau dan rasa yang menunjukkan bahwa terjadi perubahanperubahan dalam susunannya.
Untuk mencapai derajat konsumsi maksimal bagi
buah di perlukan terjadinya perubahan kimia.
dipungut pada tingkat kematangan yang tepat.
Hal ini dapat terjadi bila buah
Bila pemetikan tidak tepat
waktunya buah akan menghasilkan mutu yang kurang baik. Pada proses
pematangan buah terjadi perubahan kandungan kimia dan aktifitas enzimatik pada
buah tersebut.
Disamping terjadi perubahan wama dan tekstur buah selama
pematangan juga tirnbul dalam bentuk ester, alkohol dan asam lemak rantai
pendek. Dengan meningkatnya penuaan, kandungan gula total naik secara cepat.
Peningkatan kadar gula secara mendadak in.dapat digunakan sebagai petunjuk
secara kimia telah terjadinya ketuaan buah.
Untuk memenuhi selera pasar, tiap negara mempunyai kriteria selera yang
berbeda-beda. Negara Singapura dan Malaysia pada umumnya lebih menyukai
durian jatuh yang sudah matang sekali dan beraroma tajam, sedangkan dari
Thailand cenderung menyukai buah durian yang masih agak keras, manis dan
beraroma lembut. Thailand dan Malaysia telah menetapkan waktu pemetikan.
Pengertian waktu pemetikan adalah saat durian memasuki tahapan yang disebut
dengan tahap green mature atau 80% matang dan kemudian mengalami
pengolahan pasca panen. Menurut Subroto (1990) buah durian yang telah dewasa
ditunjukkan dengan tidak adanya penambahan ukuran buah. Selama pematangan,
buah tersebut banyak mengalami perubahan. Perubahan tersebut yaitu adanya
penurunan kadar tanin, peningkatan kadar gula, pelunakan kulit, pelunakan daging
buah dan degradasi klorofil. Perubahan-perubahan selama proses pematangan
tersebut merupakan tanda atau kriteria yang tepat dapat digunakan untuk
pemanenan buah.
Bentuk dan penampilan buah berpengaruh sekali dengan nilai jual.
Namun bentuk dan penampilan buah yang baik belum menjamin adanya daging
buah yang baik pula. Tidak jarang ditemukan buah durian yang kosong atau
berdaging tipis dan tidak manis saat dibuka, walaupun penampilan fisiknya baik.
Durian yang digolongkan dalam kategori buah yang bermutu baik yaitu buah yang
10
terdiri dari 4-5 lokus (juring) yang penuh, daging buah tebal, kering dan manis
rasanya (Setiadi, 1998). Dalam satu juring durian biasanya terdapat 1-3 biji yang
berwarna kuning yang besarnya tergantung varietas durian.
Biji tersebut
dibungkus oleh daging buah (ad). Persentase a d dalam satu buah berkisar 20-45
% dari bobot buah, sedangkan biji berkisar 5- 15 % (Sabadrabandhu et al., 1991).
Meuurut Laksmi (1984), beberapa parameter dalam pemilihan buah durian
yang baik disajikan (Tabel 1).
Tabel 1. Perbedaan buah durian mentah, peraman dan masak di pohon
Durian
Aroma
Mentah
Tidak
ada
Peraman
Sedang
Masak
Tajam
Kulit
Warna
Kulit
Gelap
hijau
Duri
Tajam dan Rapat
hat
(keras)
Agak
Kurang
tajam
renggang
Buram
hijau,
lap
Terang
Tajam,
lembek
Renggang
Tangkai buah
Patahan persis di
mas tangkai
Diirisldipatahkan
secara rapi tetapi
lap
Patahan persis di
ruas tangkai,
bekasnya jelas
terlihat
Sumber: Laksmi (1984).
Menurut Budiastra (1998)
berat jenis buah durian jenis lokal Ciapus
yang belum matang tidak rusak lebih besar dari belum matang rusak, matang
rusak, belum matang bagus
dan matang tidak rusak dengan nilai masing-
masing 0.93 (g/cm3), 0.90 (&m3), 0.85 (g/cm3) dan 0.82 (g/cm3). Sifat kimia
akan dipengaruhi oleh matangnya buah durian yaitu buah matang mempunyai
nilai kekerasan, total padatan terlarut, kadar air, total gula dan total asam masingmasing 2.5 N, 17.6 " brix, 62.8 %, 18.2 %, dan 0.069 %. Sedangkan buah yang
11
belum matang bernilai masing-masing 3.05 N, 16.5 O brix, 65.89 %, 14.17 % dan
0.069 %.
Menurut Sumardi ( 1999) penyimpanan beberapa tingkat ketuaan buah
durian kultivar lilin yaitu buah tua'penuh (umur 120 hari setelah bunga mekar),
buah 2-3 hari sebelum tua penuh (umur 117-118 hari setelah bunga mekar), dan 57 hari sebdum tua penuh (umur 113-115 hari setelah bunga mekar) pada suhu
kamar dapat bertahan masing-masing selama 3-4 hari, 5-7 hari dan 9-11 hari
dengan komposisi kimia yang dihasilkan selama penyimpanan adalah kadar air
75.80 %, total gula 9.50 % dan total asam sebesar 0.95 %. Sedangkan buah
durian jenis lilin yang disimpan dalam atmosfir termodifikasi dengan komposisi
10% O2 dan 5% C02 pada suhu 10 OC disimpan selama 45 hari menghasilkan
kadar air, total gula, total asam, dan kekerasan yaitu masing-masing 71.93 %, 8.41
%, 0.35%, dan 11.95 N.
Kerusakan Buah Durian
Buah-buahan termasuk produk pertanian yang memiliki sifat mudah
mengalami kerusakan,
demikian pula pada buah durian, setelah dipetik pada
umur tertentu danlama disimpan akan mengalami kerusakan. Pengertian
kerusakan tidak mudah untuk didefisikan, mengingat kaitannya dengan manusia
sehingga sifatnya relatif dan sangat tergantung pada masyarakat tertentu yang
dipengaruhi oleh tingkat sosial budaya. Sebagai contoh bau durian, yang bagi
masyarakat Indonesia dianggap menyenangkan, tetapi bagi masyarakat Belanda,
bau durian dianggap sebagai bau busuk (Setiadi, 1998).
Mengingat cakupan
kerusakan produk pertanian sangat luas maka pengertian kerusakan dapat
digolongkan dalam 1) arti sempit, 2) arti luas, dan 3) losses. Definisi kerusakan
dalam arti sempit adalah sudah tidak etisnya suatu produk pangan untuk
dikonsumsi. Sedangkan kerusakan dalam arti luas adalah mencakup kerusakan
arti sempit dan juga penurunan mutu, penurunan berat dan penunman daya
simpan yang pendek.
Sedangkan losses adalah kerusakan yang mencakup
kerusakan dalam arti sempit, sebagian arti luas dan termasuk keracunan, produk
cacat, tercecer, tercuri dan bila dilakukan proses lebih lanjut rendemen akan turun
dan alat menjadi rusak (Soekarto, 1997). Khusus buah durian kerusakan dapat
terjadi karena adanya serangan hama sejak awal seperti ulat penggerek buah
yang merusak kulit dan buah (Sunarjono, 1995). Sedangkan kerusakan yang
lainnya dapat disebabkan oleh kondisi lewat matang,
sehingga kulitnya
mengalami keretakan dan timbul bau yang tidak enak, mengeluarkan alkohol dan
daging durian mengeluarkan air.
Sumardi (1998) mendiskripsikan kerusakan
durian jenis lilin yang ditunjukkan pada Lampiran 13 dan 14. Sumardi (1999)
mendiskripsikan kerusakan durian jenis lilin bahwa durian tua penuh apabila
dilakukan penyimpanan selama 0, 1, 2, 3, 4, dan 5 hari maka kondisi buah
menjadi baik, cukup baik, sedang, agak rusak, rusak, dan sangat rusak.
Buah durian dikatakan rusak apabila terdapat penyimpangan keadaan pada
buah yang dapat diamati secara visual, baik pada kulit maupun isi sehingga tidak
layak lagi dikonsumsi (Anonimous, 1997). Durian tergolong rusak seperti kulit
retak, b u d , berulat, daging buah berwarna coklat dan empulur basah.
13
Sedangkan buah durian yang digunakan untuk penelitian, dikatakan utuh adalah
buah durian yang masih berkulit, tidak retak dan tidak berulat.
Penggunaan Sifat akustik untuk Evaluasi Kualitas Internal Buah
Durian
Gelombang adalah suatu gejala dimana terjadi penjalaran suatu gangguan
melalui satu medium.
Gangguan dapat berupa medan listrik dan magnit
(gelombang elektromagnetik), dapat pula berupa simpangan (gelombang tali,
ombak dan lain-lain) atau dapat pula berupa perpindahan partikel (gelombang
ultrasonik). Keadaan disatu titik di dalam medium akan kembali seperti semula
setelah dilalui gelombang atau partikel-partikel medium tersebut akan bergetar di
tit& kesetimbangannya. Partikel-partikel suatu medium tersebut akan bergetar
bila medium tersebut merupakan medium elastis dan karena itulah gelombang
perpindahan partikel disebut gelombang elastik (Trisnobudi, 1986). Gelombang
elastik tergantung dari jenis medium yang dilaluinya dan gelombang elastik tidak
mungkin terjadi di dalam ruang hampa, karena gelombang ini memerlukan
partikel untuk menjalar. Karena partikel yang bergetar maka perlu diketahui
fiekuensinya.
Berdasarkan besarnya fi-ekuensi, gelombang elastik dapat dibagi menjadi
tiga yaitu 1) gelombang idi-asonik, 2) gelombang sonik, dan 3) gelombang
ultrasonik. Gelombang sonik adalah gelombang elastik yang dapat didengar oleh
telinga manusia yang memiliki fiekuensi 20 Hz sampai 20 kHz. Gelombang
sonik sering disebut sebagai gelombang suara atau bunyi.
Gelombang sonik ini
analog dengan cahaya tampak, gelombang optik yang dapat dilihat. Sedangkan
gelombang Masonik adalah gelombang elastik yang mempunyai fi-ekuensi
dibawah 20 Hz sehingga tidak terdengar oleh telinga manusia.
Gelombang
Masonik analog dengan sinar hfia merah yang mempunyai fiekuensi rendah
sehingga tidak dapat dilihat.
Gelombang ultrasonik adalah gelombang elastik
yang mempunyai fiekuensi lebih besar dari 20 kJ3z sehingga tidak dapat didengar
oleh telinga manusia.
Aplikasi ultrasonik pada dasarnya menggunakan prinsip yang sama yaitu
dengan mengamati sifat akustik dari gelombang ultrasonik yang dirambatkan
melalui medium yang akan diamati.
Sifat-sifat akustik yang biasanya diukur
adalah kecepatan gelombang dan atenuasi. Kedua parameter ini selalu tergantung
pada sifat-sifat medium yang dilaluinya. Supaya tidak mengganggu sifat medium
biasanya gelombang ultrasonik yang digunakan hams memiliki intensitas rendah.
Di samping kecepatan gelombang, parameter ultrasonik lain adalah atenuasi.
Atenuasi adalah besaran yang menggambarkan kehilangan suatu energi karena
gelombang ultrasonik melewati medium tertentu. Besarnya energi yang hilang
atau diabsorbsi oleh medium bergantung pada jenis mediumnya (Cracknell,
1980).
Aplikasi teknologi gelombang ultrasonik pada komoditas pertanian telah
berhasil dilakukan oleh Garret dan Furry, (1992) bahwa pada buah yang tidak
berbiji seperti ape1 dapat ditentukan sifatnya dengan mengukur kecepatan
gelombangnya. Sedangkan pada buah-buahan berbiji seperti mangga, biasanya
tidak ada hubungan yang jelas antara keadaan buah dengan kecepatan sehingga
perlu dilakukan pengukuran atenuasinya (Mizrach et al.,
1997). Trisnobudi
(1998) telah melaporkan hasil pengukuran kecepatan gelombang longitudinal
pada t o m t yang dihubungkan dengan tingkat kemtangannya. Modulus Young
dan perbandingan Poison adalah modulus elastis yang merupakan sifat kekenyalan
yang akan menentukan kekerasan buah. Sedangkan kekerasan buah merupakan
salah satu parameter yang dapat digunakan untuk menentukan kematangannya
(Trisnobudi, 1998).
Galili et al. (1993), menggunakan amplitudo dan transmisi gelombang 50
kHz pada buah alpokat dan mendapatkan hubungan kuadratik antara amplitudo
dan kekerasan alpokat. Sedangkan Mizrach et al. (1997) menggunakan atenuasi
dari transmisi gelombang ultrasonik
50 kHz pada mangga dan memperoleh
hubungan linier antara atenuasi dan kekerasan.
Sedangkan Cheng dan Haugh
(1994) menerapkan zero moment dari spektrum power gelombang 250 kHz untuk
mendeteksi kerusakan dalam pada kentang dan menemukan bahwa zero moment
power dari kentang rusak lebih kecil dari zero moment power kentang bagus.
Sedangkan Budiastra et al. (1998) melakukan pengukuran gelombang ultrasonik
pada sejumlah buah-buahan tropik (manggis utuh dan
durian utuh) dengan
menggunakan tiga tranduser dengan fiekuensi 1 MHz, 500 kHz, dan 50 kHz.
Penelitian menunjukkan bahwa pada fiekuensi lebih besar dari 50 kHz, atenuasi
gelombang ultrasonik pada buah-buahan tersebut sangat besar sehingga
gelombang ultrasonik tidak dapat menembus buah sedangkan fiekuensi 50 kHz
16
dapat digunakan untuk menentukan sifat gelombang ultrasonik buah manggis.
Dari hasil penelitian Haryanto (2001) sifat akustik, Mo akan menurun sejalan
dengan bertambahnya kematangan dan rusaknya buah durian seperti dengan
mengklasifikasikan buah durian
matang, setengah matang, belum matang, matang rusak, belum matang rusak
menghasilkanmasing-masing2.14,2.32, 8.95, 0.81, dan 1.35.
Secara umum sifat-sifat akustik adalah 1) Transmisi, 2) Atenuasi, dan 3)
Kecepatan suara, dan Kecepatan Gelombang. Tetapi yang umum sifat-sifat
akustik yang dapat menentukan sifat fisiko-kimia bahan pertanian
Kecepatan dan 2) Atenuasi.
adalah 1)
Karena kedua parameter ini selalu tergantung pada
sifat-sifat atau keadaan dari medium dilaluinya.
Oleh karena tidak boleh
mempengaruhi atau merusak medium yang sedang diteliti, maka biasanya
gelombang ultrasonik yang digunakan berintensitas rendah.
Prinsip yang sama dari uji tidak merusak ultrasonik ini dapat dimanfaatkan
di bidang pertanian, misalnya untuk menentukan sifat-sifat buah-buahan dan
sayuran. Sifat-sifat yang diinginkan diketahui dari buah-buahan antara lain adalah
kandungan gula (sugar), keasaman (acidity), dan kekerasan ( h e s s ) .
Kecepatan Gelombang
Pada buah-bauahan yang sederhana seperti ape1 tomat di mana di
dalamnya tidak terdapat biji, kedaan buah dapat ditentukan dengan mengukur
kecepatannya. Dalam perambatannya di dalam buah, gelombang ultrasonik akan
mengalami atenuasi yang cukup besar apalagi fiekuensinya tinggi karena besarnya
17
atenuasi umumnya sebanding dengan kuadrat dari fiekuensi.
Gelombang
ultrasonik dapat merambat di dalam padatan, cairan dan gas. Di dalam cairan dan
gas hanya ada satu jenis gelombang yang dapat menjalar, yaitu gelombang
longitudinal dimana gerakan partikel sejajar dengan arah gelombang. Di dalam
padatan selain gelombang longitodinal dapat juga menjalar jenis gelombang lain,
yaitu gelombang transversal b
gelombang.
a gerakan partikel tegak lurus pada arah
Besarnya kecepatan gelombang longitodinal ini tergantung pada
rapat massa, modulus Young dan perbandingan Poisson seperti terlihat pada
persamaan (2- 1) dibawah ini:
Menurut Garret dan Furry (1992) bahwa pada buah yang tidak berbiji
seperti ape1 dapat ditentukan sifatnya dengan mengukur kecepatan gelombangnya.
Sedangkan pada buah-buahan
berbiji seperti mangga, biasanya tidak ada
hubungan yang jelas antara keadaan buah dengan kecepatan sehingga perlu
dilakukan pengukuran atenuasinya (Mizrach et al., 1997). Trisnobudi (1998)
telah melaporkan hasil pengukuran kecepatan gelombang longitudinal pada tomat
yang dihubungkan dengan tingkat kematangannya. Menurut Gooberman (1968)
besarnya kecepatan gelombang longitudinal tergantung pada rapat masa, modulus
Young dan perbandingan Poisson.
dimana: p
= kerapatan masa
E
= modulus young
v
= perbandingan Poison
V
= kecepatan gelombang
Modulus Young dan perbandingan Poison adalah modulus elastis yang
merupakan sifat kekenyalan yang akan menentukan kekerasan buah. Sedangkan
kekerasan buah merupakan salah satu parameter yang dapat digunakan untuk
menentukan
kematangannya
(Trisnobudi,
1998).
Disamping
kecepatan
gelombang, parameter ultrasonik lain adalah atenuasi. Atenuasi adalah besaran
yang menggambarkan kehilangan suatu energi karena gelombang ultrasonik
melewati medium tertentu.
Besarnya energi yang hilang atau diabsorbsi oleh
medium bergantung pada jenis mediumnya (Cracknell, 1980). Seperti yang telah
dilakukan oleh Trisnobudi,
(1997) bahwa, dengan menggunakan 120 sampel
buah tomat diperoleh pe
UNTUK MENENTUKAN TINGKAT KETUAAN
DAN KEMATANGAN BUAH DURIAN DENGAN
METODE DESTRUKTIF DAN NON-DESTRUKTIF
OLEH:
AMIN REJO
PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
ABSTRAK
AMIN REJO. Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan tingkat
Ketuaan dan Kematangan Buah Durian dengan Metode Destruktif dan NonDestruktif Dibimbing oleh HAD1 K. PURWADARIA, I WAYAN
BUDIASTRA, SUROSO, SLAMET SUSANTO, DAN YUL Y.
NAZARUDDIN.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menerapkan model jaringan syaraf
t h a n (JST) dalam menduga tingkat ketuaan dan kematangan buah durian
dengan metode destruktif dan non-destruktif Untuk mencapai tujuan tersebut,
ditentukm sifat fisiko-kimia dan akustik buah durian beserta hubungan antara
sifat tersebut selama proses penuaan dan pematangan durian baik untuk buah
durian yang rusak maupun tidak rusak.
Hasil penelitian sifat karakteristik durian menunjukkan bahwa sifat fisikokimia durian seperti masa jenis, kekerasan dan sifat akustik mengalami penurunan
dengan meningkatnya ketuaan dan kematangan buah durian. Sedangkan total
padatan terlarut, kadar air dan total gula mengalami peningkatan dengan
meningkatnya ketuaan dan kematangan buah durian. Namun total asam
mengalami peningkatan sampai durian matang dan kemudian menurun hingga
lewat matang.
Model jaringan syaraf tiruan disusun berdasarkan dua jenis masukan.
Pertama menggunakan masukan data hasil pengukuran metode non-destruktif
untuk menduga data dari metode destruktit: Kemudian data destruktif ini
digunakan sebagai masukan untuk menduga tingkat ketuaan dan kematangan
durian. Kedua menggutlakan masukan data destruktif untuk memprediksi tingkat
ketuaan dan kematangan durian. Keluaran kedua jenis masukan tersebut dapat
berupa 8 kelompok durian (belum tua penuh, tua penuh, matang, lewat matang,
belum tua penuh rusak, tua penuh rusak, matang rusak dan lewat matang rusak), 5
(belum tua penuh, tua penuh, matang, lewat matang, dan rusak), 4 (belum tua
penuh, tua penuh, matang dan lewat matang) dan 2 (tidak rusak dan rusak).
Pelatihan dan validasi kedua model tersebut dilakukan dengan menggunakan 4
macam simpul dan 2 iterasi yaitu simpul4, 6, 8, 10 dan iterasi 1000 dan 5000.
Hasil validasi menunjukkan bahwa model dengan keluaran 4 kelompok
durian (belum tua penuh, tua penuh, matang dan lewat matang) serta dengan 8
simpul dan 5000 iterasi adalah model terbaik dalam menentukan tingkat ketuaan
dan kematangan buah durian dengan tingkat akurasi 46.7-83.3 % untuk masukan
data non-destruktif dan 60-94.4 % untuk masukan data destruktit: Sedangkan
model yang memilih durian tidak rusak dengan durian rusak disarankan
menggunakan 6 simpul dan 5000 iterasi untuk memperoleh derajat ketelitian
84.8% dalam pendugaan durian tidak rusak.
Kata Kunci: jaringan syaraf tiruan, durian, ketuaan, kematangan, rusak,
metode non-destruktif dan destruktw
ABSTRACT
AMIN REJO. Application of neural network for predicting durian maturity and
ripeness using destructive and non-destructive methods. Supervised by HAD1 K.
PURWADARIA, I WAYAN BUDIASTRA, SUROSO, SLAMET SUSANTO,
YCTL Y. NAZARUDDIN.
The objective of this study was to develop a neural network model which
had the capability to estimate the durian maturity and ripeness using destructive
and non-destructive methods. The physico-chemical and acoustic characteristics
of durian, and their relationships are determined.
The results revealed that the physico-chemical properties, i.e., density,
hardness, and the acoustic characteristic, i.e, ultrasound transmissibility (Mo)
decreased with the increase of both maturity and ripeness level of durian. The
total soluble solid, the water content and the total sugar increased accordingly
when the h i t s matured. The total acid increased in the ripening of durian and
then decreased when it reached the over ripen stage.
Two kinds of model were developed based on the input data. The first
used data from non-destructive methods as the input for predicting data from
destructive methods, then the later one were used as inputs for predicting maturity
and ripeness of durian. The second used data from destructive methods as
inputs for predicting maturity and ripeness of durian. The models outputs are 8
durian classifications (immature, fully-mature, ripe, overripe, defects-immature,
defects-fully-mature, defects-ripe, and defects-overripe), 5 (immature, fullymature, ripe, overripe, and defects), 4 (immature, fully-mature, ripe, and
overripe), and 2 (non-defects and defects). The models were trained and validated
using various nodes and iterations, respectively 4, 6, 8, 10 nodes, and 1000 and
5000 iterations.
The validation results showed that model with 8 nodes was the best
model for predicting the durian maturity and ripeness, yielding to four durian
classifications (immature, fully-mature, ripe and overripe) h i t s . The accuracy of
the model was 46.7-83.3% when using data from non-destructive methods as
inputs and 60.0-94.4% when using data from destructive methods as inputs. On
the other hand, model separating the wholesome durian from the defect ones was
recommended to be run in 6 nodes and 5000 iterations reaching an accuracy of
84.8% in predicting the wholesome durian.
Keywords: neural network, durian, maturity, ripeness,defects, non-destructive and
destructive methods.
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul:
Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan Tingkat Ketuaan dan
Kematangsn Buah Durian dengan Metode Destruktif dan Non-destruktif
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan oleh pihak lain. Semua sumber data dan informasi yang digunakan
telah dinyatakan secara jelas dan dayat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 13 Maret 2002
AMIN REJO
APLIKASI JARINGAN SYARAF TIRUAN
UNTUK MENENTUKAN TINGKAT KETUAAN
DAN KEMATANGAN BUAH DURIAN DENGAN
METODE DESTRUKTIF DAN NON-DESTRUKTIF
AMIN REJO
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian
PROGRAM PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2002
Judul
: Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan
Tingkat Ketuaan dan Kematangan Buah Durian
dengan Metode Destruktif dan Non-Destruktif
Nama
: Amin Rejo
NRP
: 975064
Program Studi
: llmu Keteknikan Pertanian
Menyetujui:
1. Komisi Pembimbing
f
Prof. Dr. Ir. Hadi K. Purwadaria, Ipm
Ketua
Dr. Ir. I~ a v a X ~ u d i a s t rM.Aw
a.
Anggota
Dr. It. Suroso. M.Aar
Anggota
Dr.lr. Slamet Susanto, M.Aar
Anggota
Dr. Inn. tr. Yul ~ . ~ a z a r u d d iM.Sc.
n,
DIC
Anggota
ogram Pascasarjana
-----
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sugih Waras (Muara Enim) Sumatera Selatan pada
tanggal 14 Januari 19G2 sebagai putra keempat dari lima bersaudara dari pasangan
ayah Cik Adam dan Ibu Ningipah (Alm).
Pe~didikan sarjana ditempuh di program studi Mekanisasi Pertanian,
Fakultas Pertanian Univeristas Sriwijaya Palembang, lulus pada tahun 1988. Pada
tahun 1993, penulis diterima di Program Studi Mekanisasi Pertanian pada
program Pascasarjana Universitas Gadjah Mada dan menamatkannya pada tahun
1996. Penulis mendapat kesempatan untuk melanjutkan ke program doktor pada
program studi Keteknikan Pertanian pada Program Pascasarjana IPB pada tahun
1997.
Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Biaya Pendidikan
Program Pascasarjana Direktorat Pendidikan dan Perguruan Tinggi.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di jurusan Teknologi Pertanian
Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya sejak tahun 1988.
Selama mengikuti program S3, penulis menjadi anggota PERTETA dan
PATPI. Karya ilmiah berjudul Model untuk Menentukan Tingkat Kematangan
Buah Durian dengan Neural Network disampaikan pada seminar nasional
PERTETA di IPB, Bogor tanggal 11-13 Juli 2000. Karya ilmiah kedua adalah
Model For Predicting and Classifying Durian Fruit based on Maturity and
Ripeness Using Neural Network disampaikan pada seminar internasional The 2nd
IFAC-CIGR Workshop on Intellegent Control for Agricultural Applications 22-24
August 2001 di Bali.
Karya-karya ilmiah tersebut merupakan bagian dari
program S3 penulis.
Menikah dengan Dra. Netti Rohimah pada tahun 1988 dan dikaruniai tiga
orang anak, yaitu Meidy Saputra Amin, Defriansyah Amin dan Achmad Reza
Aditya Amin.
PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang
telah melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya, sehingga Laporan Penelitian yang
berjudul "Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan untuk Menentukan tingkat Ketuaan dan
Kematangan Buah Durian dengan Metode Destruktif dan Non-destruktif".
Terima kasih penulis ucapkan kepada; 1) Bapak Prof Dr. Ir. Hadi Karya
b a d a r i a , Ipm, 2) Dr. 11. I Wayan Budiastra, M.Agr, 3) Dr. Ir. Slamet Susanto,
M.Agr, 4) Dr. Ir. Suroso, M.Agr, dan 5) Dr. Ing, Ir. Yul Y. Nazaruddin, M.Sc.
DIC selaku dosen pembimbing, yang telah banyak membantu mulai dari rencana
penelitian ini sampai laporan hasil penelitian.
Disamping itu, penghargaan
penulis sampaikan kepada Rektor Universitas Sriwijaya Palembang, Direktur
program pascasarjana IPB yang telah memberikan kesempatan kepada penulis
untuk mengikuti pendidikan program Doktor di IPB, Direktorat Jenderal
Pendidikan dan Perguruan Tinggi yang telah menjadi penyandang dana utama
bagi penulis selama mengikuti pendidikan doktor di IPB, SEARCA dan Yayasan
Supersemar yang telah membantu biaya penelitian dan penyusunan disertasi,
Ketua Laboratorium TPPHP Fakultas Teknologi Pertanian IPB, Ketua
Departemen Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Lndustri ITB, Bapak Dr. Ir.
Amoranto Trisnobudi Ketua Laboratoriuln Akustik Departemen Teknik Fisika,
Bapak Sulyaden teknisi laboratorium TPPHP, Iyan Sutriana, Ir. M. Arif Ihsan
teknisi laboratorium Akustik dan Ibu Sri teknisi laboratorium Pengawasan Mutu
yang telah membantu penulis selama pengumpulan data. Ungkapan terima kasih
juga disampaikan kepada ayah, ibu, serta keluarga dan khusunya kepada Istriku
Dra. Netti Rohimah dan anak-anaku tersayang, Meidy Saputra Amin,
Defriansyah Amin, Achmad Reza Aditya Amin, penulis menyampaikan
terimakasih yang sangat mendalam atas segala pengertian, pengorbanan dan
ketabahan yang diberikan selama penulis mengikuti pendidikan doktor di IPB.
Akhir kata, penulis mengucapkan semoga karya h i a h ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2002
Amin Rejo
DAFTAR IS1
Halaman
DAFTAR TABEL ..................................................................
xii
..............................................................
xiv
n
UAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................
PENDAHSJLUAN..................................................................
Latar Belakang................................................................
Masalah dan Pemecahannya ...............................................
Tujuan Penelitian ............................................................
Manfaat Penelitian...........................................................
TINJAUAN PUSTAKA...........................................................
Ketuaan dan Kematangan buah Durian ...................................
Kerusakan Buah Durian .....................................................
Penggunaan Sif'at Akustib untuk Evaluasi Kualitas Internal
Buah.buahan ..................................................................
Aplikasi Jaringan Syaraf Tiruan dalam Penilaian Mutu buah.buahan .
PENDEKATAN TEORITIK......................................................
Aplikasi Jaringan Syaraf T h a n (JST)....................................
Asumsi Model................................................................
Pengembangan Model Simulasi............................................
BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN ..............................
xvii
Halaman
Tempat dan Waktu Penelitian ..............................................
Bahan dan Alat ...............................................................
Prosedur Penelitian ................... :......................................
Pengukuran Sifat Durian dengan Metode Non.Destruktif .............
Pengukuran Masa Jenis................................................
Pengukuran Sifat Gelombang Ultrasonik ........................
Pengukuran Sifat Durian dengan Metode Destruktif.. .................
Pengukuran Kekerasan (Rheometer DC.300) .......................
Pengukuran Total Padatan Terlarut (Refiaktometer digital
ATAGO 201)............................................................
Pengukur Kadar Air. Metode Oven (AOAC. 1988)...............
Pengukuran Total Gula. Metode Fenol (AOAC. 1988)...........
Pengukuran Total Asam, Metode Titrasi (AOAC. 1988).........
HASlL DAN PEMBAHASAN...................................................
Kriteria Buah Durian tidak rusak dan rusak pada berbagai tingkat
Ketuaan dan Kematangan...................................................
Karakteristik Buah Durian pada Berbagai Tingkat Ketuaan dan
Kematangan ..................................................................
Hubungan Sifat Fisiko-Kimia dengan Sifat Akustik Durian ..........
Sifat Fisiko dengan Kimia ............................................
Sifat Fisiko dengan Akustik ..........................................
Sifat Kimia dengan Akustik..........................................
38
Halaman
Penggunaan Jaringan Syaraf T h a n dengan masukan data
Non.Destrukt if...............................................................
Shulasi..................................................................
Pelatihan.................................................................
Validasi..................................................................
Penggunaan Jaringan Syaraf Tiruan dengan masukan Data destruktif
Pelatihan................................................................
Validasi .................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN...................................................
Kesimpulan ...................................................................
Saran............................................................................
DAFTAR PUSTAKA..............................................................
DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................
DAFTAR TABEL
Halaman
1. Perbedaan Buah Durian Mentah, Peraman dan Masak Dipohon ......
10
2. Deskripsi Buah Durian kultivar Aseupan Rancamaya pada tingkat
Ketuaan dan kematangan buah yang tidak rusak.. .......................
53
3. Deskripsi Buah Durian kultivar Aseupan Rancamaya pada tingkat
Ketuaan dan kematangan buah yang rusak ..............................
54
4. RMSE Hasil Pelatihan dengan Iterasi 1000 dan 5000 pada berbagai
Simpul..........................................................................
102
5. Validasi Model 1 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
1000 dan 5000 iterasi pada Berbagai Simpul .............................
105
6. Validasi Model 2 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
1000 dan 5000 iterasi pada Berbagai Simpul. ...........................
106
7. Validasi Model 3 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
1000 dan 5000 iterasi pada Berbagai Simpul.. ...........................
108
8. Validasi Model 4 data non-destruktif Klasifikasi Tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dengan 1000 dan 5000
iterasi pada Berbagai Simpul ..............................................
109
9. RMSE Hasil Pelatihan pada Iterasi 1000 dan 5000 iterasi dan
. .
berbagai Slmpul.. ............................................................
111
10. Validasi Model 1 data Destruktif Klasifikasi tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
iterasi 1000 dan 5000 berbagai simpul ...................................
112
...
Xlll
Halaman
1I. Validasi Model 2 data Destruktif Klasifrkasi tingkat Ketuaan
d m Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan,
iterasi 1000 dm 5000 berbagai simpul ....................................
114
12. Validasi Model 3 data destruktif Klasifrkasi tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dan rusak dengan
iterasi 1000 dan 5000 berbagai simpul ....................................
115
13. Validasi Model 4 data destruktif Klasifikasi tingkat Ketuaan
dan Kematangan buah Durian tidak rusak dengan iterasi 1000
..
dan 5000 berbagai slmpul.. ...................................................
116
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1. Diagram Blok Estimasi Parameter Sinyal dengan JST
metoda Terawasi.. ........ . ......... ...... .................................... .
26
2. Model JST dengan masukan data non-destruktifuntuk memprediksi
data destruktif ................... . ............... ...... ...................... ....
29
3. Model JST dengan data masukan destruktifdan 8 keluaran.. ............
30
4. Model JST dengan data masukan destrulctif dan 5 keluaran.. ............
31
5. Model JST dengan data masukan destruktifdan 4 keluaran........... ....
32
..............
33
7. Diagram AZir Penelitian.. ................................................ ......
43
6. Model JST dengan data masukan destruktifdan 2 keluaran
8. Buah Durian berbagai tingkat Ketuaan dan Kematangan yang tidak
rusak ..............................................................................
44
9. Buah Durian berbagai tingkat Ketuaan dan Kematangan yang rusak ..
45
10. Blok Diagram Peralatan Ultrasonik ..........................................
47
11. Gra* Hubungan antara Kekerasan dengan tingkat Ketuaan dan
Kematangan durian yang tidak rusak.. ......................................
56
12. Grafik Hubungan antara Kekerasan dengan tingkat Ketuaan dan
Kematangan durian yang rusak.. ................,.........................
57
13. G r a a Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Total Padatan Terlarut (o brix) buah Durian yang tidak rusak ....
59
14. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Total Padatan Terlarut (o brix) buah Durian yang rusak .........
60
Halaman
15. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Kadar Air buah Durian yang tidak rusak ...........................
63
16. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Kadar Air buah Durian yang rusak .................................
63
17. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan total
gula pada buah Durian yang tidak rusak .................................
66
18. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan
Total Gula buah Durian rusak ................................................
66
19. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Total Asam buah Durian yang tidak rusak ........................
69
20. Grafik hubungan antara tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan masa
Jenis pada buah Durian yang tidak rusak ....................................
71
21 . Grafik hubungan antara tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan masa
Jenis pada buah Durian yang rusak ...........................................
72
22. Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan
dengan Mo Durianyang tidak rusak ............................................
76
23 . Grafik Hubungan antara Tingkat Ketuaan dan Kematangan dengan
Mo Durian yang rusak ...........................................................
76
24. Grafik Hubungan antara Masa Jenis dengan Kadar Air ..................
80
25. Grafaik Hubungan antara Masa Jenis dengan Total gula .................
81
................
82
27. Grafik Hubungan antara Masa Jenis dengan Total Padatan Terlarut ....
83
28. Grafik Hubungan antara Total Padatan Terlarut dengan Kekerasan .....
84
29. Grafik Hubungan antara Kadar Air Total Asam dengan Kekerasan
.....
86
30. Grafik Hubungan antara Total Gula dengan Kekerasan ..................
87
3 1. Grafik Hubungan antara Total Asam dengan Kekerasan ..................
88
26. Grafik Hubungan antara Masa jenis dengan Total Asam
Halaman
32 . Grafik Hubungan antara Masa Jenis dengan Mo ...........................
89
33 . Grafik Hubungan antara Kekerasan dengan Mo ............................
91
34. Grafik Hubqgan Total Padatan Terlarut dengan Mo ......................
35 . Grafik Hubungan antara Total Gula dengan Mo ...........................
36. Grafik Hubungan antara Total Asam dengan Mo ..........................
37 . Grafik Hubungan antara Kadar Air dengan Mo
............................
3 8. Gambar Program Penjalaran Balik untuk Pelatihan ........................
39. Gambar Program Penjalaran balik untuk Validasi ...........................
40 . Grafik RMSE pada Berbagai Simpul dan Iterasi ..........................
4 1 . Grafik Validasi Model 1 Berbagai menggunakan masukan data nondestruktif ..........................................................................
42. Grafik Validasi Model 2 Berbagai menggunakan masukan data nondestruktif .........................................................................
43. Grafik Validasi Model 3 Berbagai menggunakan masukan data nondesfruktif .........................................................................
44. Grafik Validasi Model 4 Berbagai menggunakan masukan data nondestruktif .........................................................................
45 . Grafik RMSE Masukan data destruktifpada berbagai simpul .............
46 . Grafik validasi Model 1 menggunakan data destruktif ......................
47. Grafik validasi Model 2 menggunakan data destruktif ......................
48 . Grafik validasi Model 3 menggunakan data destruktif ....................
49. Grafik validasi Model 5 menggunakan data destruktif ....................
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Luas Panen Hasil dan Produksi Durian di indonesia Th 1987 - 1999..
13 1
. ..................
13 1
3. Ekspor dan Impor Duriandan Nilainya tahun 1990 sampai 1999........
13 1
4. ~ e g a r ~
a u j u a nEkspor Buah Durian ke Mancanegara 1994 - 1997.....
132
5. Produksi Durianmenurut Propinsi 1 993- 1998 (ton) .... ... ..............
132
6. Komposisi Kimia Buah Durian Otong . .......... ... ... ............ .........
133
............. ....
133
8. Komposisi Kimia buah Durian Sitokong.. ....... .. .. .......................
134
.. ....... ....
134
10. Hasil Analisis Komposisi Kimia Durian Jenis Lilh Selama
Penyimpanan pada Sistem CAS.. ........ ...................................
134
11. Deskripsi Tingkat Ketuaan (maturity) buah Durian yang tidak rusak
dan rusak acuan tingkat ketuaan penuh saat Durian jatuh normal ...
135
2. Permintaan Pasar dalam negeri terhadap Buah Durian
7. Komposisi Kimia Buah Durian Otong setelah dishpan
9. Komposisi Kimia Buah Durian Sitokong setelah dishpan
12. Deskripsi Tingkat Kematangan (Ripening) Buah Durian
dengan acuan tingkat ketuaan penuh saat buah Durian jatuh normal ..
137
13. Deskripsi Tingkat Kerusakan Buah Durian Jenis Lilin
Kondisi Matang Normal. . ...... .............................................
1 38
14. Deskripsi Tingkat Kerusakan Buah Durian Jenis Lilh Kondisi
Buah Durian panen Saat Jatuh Normal ...................................
139
15. Tabel Hasil Pengamatan Pengaruh Tingkat Ketuaan dan Kematangan
Durian yang tidak rusak dan rusak terhadap Sifat Fisiko-kimia
dan Akustik Durian Rancamaya.. . .................. ......................
140
Halaman
16. Nilai-nilai koefisien korelasi (r) persamaan regresi hubungan antara
Sifat fisiko-kimia denga tingkat ketuaan dan kematangan (umur)
durian ............................................................................
144
17. Nilai-nilai koefisien korelasi (r) persamaan regresi hubungan antara
Sifat fisiko-kimia denga akustik buah durian ..............................
144
18. Tabel Set Data Pelatihan pada Jaringan Syaraf T h a n ....................
146
19. Tabel Set Data Validasi pada Jarhgan Syaraf T h a n .....................
149
20. Tabel Hasil Validasi Model dengan Masukan data Destruktif...........
151
21. Tabel Hasil Pendugaan Jaringan terhadap 132 set data Pelatihan
dengan 2 Keluaran. 4 Simpul dan 1000 iterasi ............................
152
22 . Tabel Hasil Pendugaan Jaringan terhadap 67 set data Validasi
dengan 2 Keluaran. 4 Simpul dan 1000 iterasi ...........................
155
23 . Set data Pelatihan non-destruktipe mrnjadi destruktipe ..................
157
24. Bobot hasil pelatihan data non-destruktifmenjadi destruktif............
159
25 . Data hasil prediksi dari non-destruktipe mrnjadi destruktipe ............
161
26. Set data pelatiham non.destruktipe ..........................................
162
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Durian merupakan tanaman buah-buahan khas tropik basah yang telah
dikenal luas oleh masyarakat. Buah durian juga terkenal dengan julukan sebagai
raja buah tropika dengan alasan unggul dari segi kekuatan fisiknya tetapi juga dari
segi rasa, bentuk dan baunya yang khas.
Produksi durian Indonesia selama lima tahun terakhir cenderung
berfluktuasi. Pada tahun 2000 produksi durian mencapai 236794 ton, tahun 1999
produksi durian mencapai 194359 ton, tahun 1998 mencapai 406146 ton, 1997
sebesar 236648 ton, tahun 1996 sebesar 267562 ton dan tahun 1995 sebesar
170871 ton.
Permintaan akan buah durian cenderung meningkat dengan meningkatnya
permintaan buah tropis dunia. Winarno (1995) melaporkan bahwa permintaan
buah tropis dunia tahun 1995-2015 diperkirakan akan meningkat 6.50 % per
tahun. Dengan meningkatnya permintaan buah-buahan tropis di pasaran dunia
secara langmg akan berpengaruh terhadap permintaan durian.
Hal ini
disebabkan buah durian mulai digemari oleh konsumen masyarakat Eropa
(Sunaryono dan Nina, 1994).
Indonesia yang menjadi salah satu produsen durian sampai saat ini belum
banyak memperoleh keuntungan dari potensi tersebut.
Thailand merupakan
negara produsen durian yang telah banyak menikmati devisa dari ekspor
duriannya Menurut Subadrabandhu et al. (1991) Thailand mengekspor tidak
kurang dari 11000 ton durian tiap tahun ke berbagai negara Asia, Amerika dan
Eropa. Volume ekspor tersebut jauh lebih besar dibandingkan ekspor durian
Indonesia yaitu 116.975 ton dengan nilai US $ 105 871 pada tahun 1999, 13.794
ton dengan nilai US $ 5 470 pada tahun 1998, 69.561 ton dengan nilai US $642
822 pada tahun 1997, dan 53.767 ton dengan nilai US $ 2 8 982 266 pada tahun
1990 (Direktorat Jenderal Tanaman Pangan dan Hortikultura, 2000).
Salah satu sebab rendahnya nilai ekspor buah durian Indonesia adalah
masalah mutu yang masih sulit memenuhi persyaratan ekspor akibat penanganan
pasca panen yang masih sederhana. Salah faktor yang penting dalam penanganan
pasca panen adalah pemanenan pada tingkat kematangan yang tepat dan sortasi
buah-buahan.
Pemanenan dan sortasi durian yang tepat berpengaruh terhadap
mutu daging durian.
Ketuaan durian yang optimal tergantung pada kultivar.
Penentuan tingkat kematangan dan sortasi buah-buahan selama ini dilakukan
manual atau visual sehingga hasil evaluasi sering tidak seragam Teknik lain
seperti gelombang cahaya NIR terbukti hanya dapat menembus sedalam 5 mm
dari permukaan buah (Ikeda et al., 1992), gelombang X dapat menembus buah
tetapi biaya yang di perlukan cukup mahal. Berdasarkan ha1 tersebut di perlukan
suatu metode untuk mendapatkan cara yang baik dalam melakukan sortasi buahbuahan. Gelombang ultrasonik mempunyai kemampuan menembus bahan yang
tinggi dimana sifat akustik seperti kecepatan suara, absorpsi koefisien akibat
interaksi antara gelombang ultrasonik dengan bahan dapat menunjukkan
kandungan dan tingkat kerusakan dalam buah (Garret dan Furry,. 1992). Menurut
Budiastra et al. (1998) bahwa zero moment power dari transmisi gelombang
ultrasonik 50 Khz dapat digunakan untuk menentukan tingkat kematangan dan
kerusakan durian dengan secara non destrukta
Untuk mengetahui hubungan sifat fisiko-kimia dan akustik durian perlu di
lakukan dengan simulasi model, hanya saja karena strukturnya yang multi-input
multi-output (MIMO) menjadikan hubungan tersebut sangat sulit untuk
dimodelkan secara matematis. Model jaringan syaraf tiruan (JST)
dipandang
mampu untuk mengatasi permasalahan diatas karena bersifat adaptifj non-linier
dan paralel. Namun
sampai
saat
ini
pengembangan
JST untuk
pengklasifikasian tingkat ketuaan dan kematangan durian belum dilakukan. JST
dapat
digunakan
untuk
bermacam-macam persoalan
seperti Masifikasi,
pengenalan perkataan, pengolahan citra, prediksi deret waktu, modeling dan
kontrol, robotik, optimasi, sistem pakar, finansial dan lain-lain.
Aplikasi JST di
bidang non pertanian seperti pengenalan hurup cetak, kontrol, pengaturan gerak
motor untuk robotik sudah dimulai oleh Frank Rosenblatt (1957).
Sedangkan
aplikasi JST di bidang pertanian sudah banyak diterapkan di bidang optimasi
kontrol manajemen irigasi ( Clendon et al., 1996), model sensor terhadap daging
sapi (Park et al., 1994), memprediksi kadar air tanah (Altendarf et al., 1992),
simulasi sistem drainase (Yang,
et al.,
1998), penyakit kacang-kacangan
(Batchelor et al., 1997), penentuan kualitas makanan kecil berdasarkan wama
(Sayeed et al., 1995), konsentrasi pestisida dalam tanah (Yang et al., 1997),
perpindahan panas (Sablani et al., 1995), dan pakan ternak (Suroso et al., 1999).
Sampai saat ini untuk bidang pascapanen terutama sortasi buah-buahan
segar belum berkembang secara luas. Penelitian mengenai pengembangan model
untuk penentuan ketuaan dan kematangan buah-buahan dengan jaringan syaraf
t h a n masih belum dilakukan. Berdasarkan uraian
di atas penulis mencoba
mengaplikasikan suatu model untuk penentuan tingkat ketuaan dan kematangan
durian dengan jaringan syaraf tiruan.
Masalah dan Pemecahannya
Masalah yang dihadapi dalam mernilih durian adalah bagaimana
mengetahui tingkat ketuaan dan kematangan bagian dalam durian secara tepat,
akurat dan tanpa merusak buah tersebut.
Dengan demikian konsumen akan
mendapatkan jaminan bahwa durian yang dibeli adalah tua, matang dan tidak
rusak. Selarna ini untuk mengetahui kerusakan dalam buah durian hams dilakukan
dengan cara merusak buah durian.
Metoda pengukuran ketuaan dan kematangan yang ada seperti hari setelah
pembungaan, suara/bunyi dari ketukan terhadap buah-buahan kurang dapat
dipercaya untuk menentukan secara tepat tingkat ketuaan dan kematangan buahbuahan di karenakan tidak dapat menentukan kualitas bagian dalam buah durian.
Teknik image processing, Near m a r e d Reflectances (NIR),gelombang
*a
merah dekat hanya mampu menentukan sifat fisik seperti warna, bentuk,
ukuran dan bagian dalam sedalam 5 mm sehingga hanya dapat digunakan untuk
buah-buahan yang berkulit tipis. Sedangkan gelombang X dapat diterapkan untuk
mendeteksi bagian dalam buah-buahan seperti semangka tetapi penerapannya di
masyarakat luas belum dilakukan karena investasi alat yang mahal sehingga tidak
ekonomis dan kehawatiran adanya efek samping terhadap buah yang dievaluasi
dengan sinar X.
Selama ini khusus buah durian banyak dilakukan dengan cara destruktif
seperti metoda kimia basah (HPLC) bahkan para petani dengan cara mencicipi
untuk mengetahui tingkat ketuaan dan kematangan buah secara tepat. Hanya saja
metoda tersebut kurang ekonomis karena untuk mengumpulkan data tersebut
memerlukan waktu, biaya dan tenaga yang banyak. Oleh karena itu diperlukan
metoda yang dapat menentukan tingkat ketuaan dan kematangan bagian dalam
buah tanpa merusak.
Gelombang ultrasonik memiliki kemampuan menembus bahan yang tinggi
dimana sifat akustik seperti kecepatan suara dan atenuasi sehingga interaksi antara
gelombang ultrasonik dengan bahan dapat menunjukkan kandungan dan bagian
dalam buah.
Dengan demikian sifat fisiko-khia
dapat diperiksa dengan
mengetahui sifat akustiknya. Supaya tidak selalu melakukan pengukuran untuk
mengetahui hubungan sifat fisiko-kimia dan akustik perlu dilakukan dengan
simulasi model.
Selama ini untuk melihat hubungan tersebut dibuatlah model
matematika yang bersifat linier.
Namun proses ini merupakan sistem yang sangat komplek karena
perilakunya yang selalu berubah sesuai dengan perubahan sifat fisiko kimia buah
durian.
Selain itu dengan strukturnya yang multi-input multi-output (IVTJMO)
menjadikan hubungan tersebut sangat sulit untuk dimodelkan secara matematis.
Model
matematik
mempunyai
suatu keterbatasan untuk
menyelesaikan
permasalahan karena tidak bersifat adaptif, terlalu rumit dan kurang disukai bila
memasuki model non-linier. Sejalan dengan permasalahan tersebut maka
dipandang dengan cara mengembangkan model JST akan mampu untuk
mengetahui hubungan sifat fisiko-kimia dan
sifat akustik buah durian untuk
menentukan tingkat ketuaan, kematangan dan kerusakan buah durian. Hal ini
dikarenakan model JST bersifat universal, paralel, mudah implementasi, mudah
pembelajaran dan adaptasi.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini mempunyai tujuan untuk mengaplikasikan model JST untuk
penentuan tingkat ketuaan dan kematangan durian menggunakan parameter input
dari karakteristik durian yang diperoleh secara metode destruktif maupun nondestruktif.
Tujuan yang lebih spesifik adalah sebagai berikut:
1). Mengkaji karakteristik sifat ketuaan dan kematangan buah durian tidak rusak
dan rusak
2). Mengkaji hubungan antara sifat fisiko-kimia dan akustik buah durian
3). Menyusun model pendugaan dengan jaringan syaraf t h a n
4). Mengkaji tingkat ketuaan dan kematangan buah durian tidak rusak dan rusak
dengan model jaringan syaraf tiruan
5). Melakukan validasi model jaringan syaraf t h a n dengan masukan data nondestruktif dan destruktif.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi para pelaku pasca
panen durian seperti prosesor dan eksportir dalam ha1 berikut:
I). Hasil sortasi mutu yang lebih baik.
2). Memberi nilai tambah pada buah durian dengan mutu yang lebih terjamin.
3).
Mendorong peningkatan volume ekspor karena keterjaminan mutu buah
durian yang diekspor.
TINJAUAN PUSTAKA
Ketuaan dan Kematangan Buah Durian
Di dalam buah dikenal istilah 'tua' (mature) dan 'matang' (ripe). Reid
dalam Kader (1992) menyebutkan 'tua' sebagai peitumbuhan yang secara alami
telah sempurna perkembangannya, sehingga pada fase ini segera akan memasuki
fase pematangan. Ketuaan buah dapat ditunjukkan dengan suatu indeks yang
disebut ketuaan (Firmness index). Informasi h i penting bagi produsen, pedagang
maupun yang bergerak di bidang kontrol mutu (quality control).
Pada proses
penuaan buah terjadi perubahan struktural dengan kisaran yang luas seperti
perubahan dalam tebal dinding sel, permeabilitas plasma dan banyaknya ruang
antar sel. Sedangkan menjadi lunaknya kulit dan jaringan yang dianggap sebagai
petunjuk utama terjadi pematangan (Pantastico et al., 1996).
Selama pematangan, buah mengalami beberapa perubahan nyata terhadap
wama, tekstur, bau dan rasa yang menunjukkan bahwa terjadi perubahanperubahan dalam susunannya.
Untuk mencapai derajat konsumsi maksimal bagi
buah di perlukan terjadinya perubahan kimia.
dipungut pada tingkat kematangan yang tepat.
Hal ini dapat terjadi bila buah
Bila pemetikan tidak tepat
waktunya buah akan menghasilkan mutu yang kurang baik. Pada proses
pematangan buah terjadi perubahan kandungan kimia dan aktifitas enzimatik pada
buah tersebut.
Disamping terjadi perubahan wama dan tekstur buah selama
pematangan juga tirnbul dalam bentuk ester, alkohol dan asam lemak rantai
pendek. Dengan meningkatnya penuaan, kandungan gula total naik secara cepat.
Peningkatan kadar gula secara mendadak in.dapat digunakan sebagai petunjuk
secara kimia telah terjadinya ketuaan buah.
Untuk memenuhi selera pasar, tiap negara mempunyai kriteria selera yang
berbeda-beda. Negara Singapura dan Malaysia pada umumnya lebih menyukai
durian jatuh yang sudah matang sekali dan beraroma tajam, sedangkan dari
Thailand cenderung menyukai buah durian yang masih agak keras, manis dan
beraroma lembut. Thailand dan Malaysia telah menetapkan waktu pemetikan.
Pengertian waktu pemetikan adalah saat durian memasuki tahapan yang disebut
dengan tahap green mature atau 80% matang dan kemudian mengalami
pengolahan pasca panen. Menurut Subroto (1990) buah durian yang telah dewasa
ditunjukkan dengan tidak adanya penambahan ukuran buah. Selama pematangan,
buah tersebut banyak mengalami perubahan. Perubahan tersebut yaitu adanya
penurunan kadar tanin, peningkatan kadar gula, pelunakan kulit, pelunakan daging
buah dan degradasi klorofil. Perubahan-perubahan selama proses pematangan
tersebut merupakan tanda atau kriteria yang tepat dapat digunakan untuk
pemanenan buah.
Bentuk dan penampilan buah berpengaruh sekali dengan nilai jual.
Namun bentuk dan penampilan buah yang baik belum menjamin adanya daging
buah yang baik pula. Tidak jarang ditemukan buah durian yang kosong atau
berdaging tipis dan tidak manis saat dibuka, walaupun penampilan fisiknya baik.
Durian yang digolongkan dalam kategori buah yang bermutu baik yaitu buah yang
10
terdiri dari 4-5 lokus (juring) yang penuh, daging buah tebal, kering dan manis
rasanya (Setiadi, 1998). Dalam satu juring durian biasanya terdapat 1-3 biji yang
berwarna kuning yang besarnya tergantung varietas durian.
Biji tersebut
dibungkus oleh daging buah (ad). Persentase a d dalam satu buah berkisar 20-45
% dari bobot buah, sedangkan biji berkisar 5- 15 % (Sabadrabandhu et al., 1991).
Meuurut Laksmi (1984), beberapa parameter dalam pemilihan buah durian
yang baik disajikan (Tabel 1).
Tabel 1. Perbedaan buah durian mentah, peraman dan masak di pohon
Durian
Aroma
Mentah
Tidak
ada
Peraman
Sedang
Masak
Tajam
Kulit
Warna
Kulit
Gelap
hijau
Duri
Tajam dan Rapat
hat
(keras)
Agak
Kurang
tajam
renggang
Buram
hijau,
lap
Terang
Tajam,
lembek
Renggang
Tangkai buah
Patahan persis di
mas tangkai
Diirisldipatahkan
secara rapi tetapi
lap
Patahan persis di
ruas tangkai,
bekasnya jelas
terlihat
Sumber: Laksmi (1984).
Menurut Budiastra (1998)
berat jenis buah durian jenis lokal Ciapus
yang belum matang tidak rusak lebih besar dari belum matang rusak, matang
rusak, belum matang bagus
dan matang tidak rusak dengan nilai masing-
masing 0.93 (g/cm3), 0.90 (&m3), 0.85 (g/cm3) dan 0.82 (g/cm3). Sifat kimia
akan dipengaruhi oleh matangnya buah durian yaitu buah matang mempunyai
nilai kekerasan, total padatan terlarut, kadar air, total gula dan total asam masingmasing 2.5 N, 17.6 " brix, 62.8 %, 18.2 %, dan 0.069 %. Sedangkan buah yang
11
belum matang bernilai masing-masing 3.05 N, 16.5 O brix, 65.89 %, 14.17 % dan
0.069 %.
Menurut Sumardi ( 1999) penyimpanan beberapa tingkat ketuaan buah
durian kultivar lilin yaitu buah tua'penuh (umur 120 hari setelah bunga mekar),
buah 2-3 hari sebelum tua penuh (umur 117-118 hari setelah bunga mekar), dan 57 hari sebdum tua penuh (umur 113-115 hari setelah bunga mekar) pada suhu
kamar dapat bertahan masing-masing selama 3-4 hari, 5-7 hari dan 9-11 hari
dengan komposisi kimia yang dihasilkan selama penyimpanan adalah kadar air
75.80 %, total gula 9.50 % dan total asam sebesar 0.95 %. Sedangkan buah
durian jenis lilin yang disimpan dalam atmosfir termodifikasi dengan komposisi
10% O2 dan 5% C02 pada suhu 10 OC disimpan selama 45 hari menghasilkan
kadar air, total gula, total asam, dan kekerasan yaitu masing-masing 71.93 %, 8.41
%, 0.35%, dan 11.95 N.
Kerusakan Buah Durian
Buah-buahan termasuk produk pertanian yang memiliki sifat mudah
mengalami kerusakan,
demikian pula pada buah durian, setelah dipetik pada
umur tertentu danlama disimpan akan mengalami kerusakan. Pengertian
kerusakan tidak mudah untuk didefisikan, mengingat kaitannya dengan manusia
sehingga sifatnya relatif dan sangat tergantung pada masyarakat tertentu yang
dipengaruhi oleh tingkat sosial budaya. Sebagai contoh bau durian, yang bagi
masyarakat Indonesia dianggap menyenangkan, tetapi bagi masyarakat Belanda,
bau durian dianggap sebagai bau busuk (Setiadi, 1998).
Mengingat cakupan
kerusakan produk pertanian sangat luas maka pengertian kerusakan dapat
digolongkan dalam 1) arti sempit, 2) arti luas, dan 3) losses. Definisi kerusakan
dalam arti sempit adalah sudah tidak etisnya suatu produk pangan untuk
dikonsumsi. Sedangkan kerusakan dalam arti luas adalah mencakup kerusakan
arti sempit dan juga penurunan mutu, penurunan berat dan penunman daya
simpan yang pendek.
Sedangkan losses adalah kerusakan yang mencakup
kerusakan dalam arti sempit, sebagian arti luas dan termasuk keracunan, produk
cacat, tercecer, tercuri dan bila dilakukan proses lebih lanjut rendemen akan turun
dan alat menjadi rusak (Soekarto, 1997). Khusus buah durian kerusakan dapat
terjadi karena adanya serangan hama sejak awal seperti ulat penggerek buah
yang merusak kulit dan buah (Sunarjono, 1995). Sedangkan kerusakan yang
lainnya dapat disebabkan oleh kondisi lewat matang,
sehingga kulitnya
mengalami keretakan dan timbul bau yang tidak enak, mengeluarkan alkohol dan
daging durian mengeluarkan air.
Sumardi (1998) mendiskripsikan kerusakan
durian jenis lilin yang ditunjukkan pada Lampiran 13 dan 14. Sumardi (1999)
mendiskripsikan kerusakan durian jenis lilin bahwa durian tua penuh apabila
dilakukan penyimpanan selama 0, 1, 2, 3, 4, dan 5 hari maka kondisi buah
menjadi baik, cukup baik, sedang, agak rusak, rusak, dan sangat rusak.
Buah durian dikatakan rusak apabila terdapat penyimpangan keadaan pada
buah yang dapat diamati secara visual, baik pada kulit maupun isi sehingga tidak
layak lagi dikonsumsi (Anonimous, 1997). Durian tergolong rusak seperti kulit
retak, b u d , berulat, daging buah berwarna coklat dan empulur basah.
13
Sedangkan buah durian yang digunakan untuk penelitian, dikatakan utuh adalah
buah durian yang masih berkulit, tidak retak dan tidak berulat.
Penggunaan Sifat akustik untuk Evaluasi Kualitas Internal Buah
Durian
Gelombang adalah suatu gejala dimana terjadi penjalaran suatu gangguan
melalui satu medium.
Gangguan dapat berupa medan listrik dan magnit
(gelombang elektromagnetik), dapat pula berupa simpangan (gelombang tali,
ombak dan lain-lain) atau dapat pula berupa perpindahan partikel (gelombang
ultrasonik). Keadaan disatu titik di dalam medium akan kembali seperti semula
setelah dilalui gelombang atau partikel-partikel medium tersebut akan bergetar di
tit& kesetimbangannya. Partikel-partikel suatu medium tersebut akan bergetar
bila medium tersebut merupakan medium elastis dan karena itulah gelombang
perpindahan partikel disebut gelombang elastik (Trisnobudi, 1986). Gelombang
elastik tergantung dari jenis medium yang dilaluinya dan gelombang elastik tidak
mungkin terjadi di dalam ruang hampa, karena gelombang ini memerlukan
partikel untuk menjalar. Karena partikel yang bergetar maka perlu diketahui
fiekuensinya.
Berdasarkan besarnya fi-ekuensi, gelombang elastik dapat dibagi menjadi
tiga yaitu 1) gelombang idi-asonik, 2) gelombang sonik, dan 3) gelombang
ultrasonik. Gelombang sonik adalah gelombang elastik yang dapat didengar oleh
telinga manusia yang memiliki fiekuensi 20 Hz sampai 20 kHz. Gelombang
sonik sering disebut sebagai gelombang suara atau bunyi.
Gelombang sonik ini
analog dengan cahaya tampak, gelombang optik yang dapat dilihat. Sedangkan
gelombang Masonik adalah gelombang elastik yang mempunyai fi-ekuensi
dibawah 20 Hz sehingga tidak terdengar oleh telinga manusia.
Gelombang
Masonik analog dengan sinar hfia merah yang mempunyai fiekuensi rendah
sehingga tidak dapat dilihat.
Gelombang ultrasonik adalah gelombang elastik
yang mempunyai fiekuensi lebih besar dari 20 kJ3z sehingga tidak dapat didengar
oleh telinga manusia.
Aplikasi ultrasonik pada dasarnya menggunakan prinsip yang sama yaitu
dengan mengamati sifat akustik dari gelombang ultrasonik yang dirambatkan
melalui medium yang akan diamati.
Sifat-sifat akustik yang biasanya diukur
adalah kecepatan gelombang dan atenuasi. Kedua parameter ini selalu tergantung
pada sifat-sifat medium yang dilaluinya. Supaya tidak mengganggu sifat medium
biasanya gelombang ultrasonik yang digunakan hams memiliki intensitas rendah.
Di samping kecepatan gelombang, parameter ultrasonik lain adalah atenuasi.
Atenuasi adalah besaran yang menggambarkan kehilangan suatu energi karena
gelombang ultrasonik melewati medium tertentu. Besarnya energi yang hilang
atau diabsorbsi oleh medium bergantung pada jenis mediumnya (Cracknell,
1980).
Aplikasi teknologi gelombang ultrasonik pada komoditas pertanian telah
berhasil dilakukan oleh Garret dan Furry, (1992) bahwa pada buah yang tidak
berbiji seperti ape1 dapat ditentukan sifatnya dengan mengukur kecepatan
gelombangnya. Sedangkan pada buah-buahan berbiji seperti mangga, biasanya
tidak ada hubungan yang jelas antara keadaan buah dengan kecepatan sehingga
perlu dilakukan pengukuran atenuasinya (Mizrach et al.,
1997). Trisnobudi
(1998) telah melaporkan hasil pengukuran kecepatan gelombang longitudinal
pada t o m t yang dihubungkan dengan tingkat kemtangannya. Modulus Young
dan perbandingan Poison adalah modulus elastis yang merupakan sifat kekenyalan
yang akan menentukan kekerasan buah. Sedangkan kekerasan buah merupakan
salah satu parameter yang dapat digunakan untuk menentukan kematangannya
(Trisnobudi, 1998).
Galili et al. (1993), menggunakan amplitudo dan transmisi gelombang 50
kHz pada buah alpokat dan mendapatkan hubungan kuadratik antara amplitudo
dan kekerasan alpokat. Sedangkan Mizrach et al. (1997) menggunakan atenuasi
dari transmisi gelombang ultrasonik
50 kHz pada mangga dan memperoleh
hubungan linier antara atenuasi dan kekerasan.
Sedangkan Cheng dan Haugh
(1994) menerapkan zero moment dari spektrum power gelombang 250 kHz untuk
mendeteksi kerusakan dalam pada kentang dan menemukan bahwa zero moment
power dari kentang rusak lebih kecil dari zero moment power kentang bagus.
Sedangkan Budiastra et al. (1998) melakukan pengukuran gelombang ultrasonik
pada sejumlah buah-buahan tropik (manggis utuh dan
durian utuh) dengan
menggunakan tiga tranduser dengan fiekuensi 1 MHz, 500 kHz, dan 50 kHz.
Penelitian menunjukkan bahwa pada fiekuensi lebih besar dari 50 kHz, atenuasi
gelombang ultrasonik pada buah-buahan tersebut sangat besar sehingga
gelombang ultrasonik tidak dapat menembus buah sedangkan fiekuensi 50 kHz
16
dapat digunakan untuk menentukan sifat gelombang ultrasonik buah manggis.
Dari hasil penelitian Haryanto (2001) sifat akustik, Mo akan menurun sejalan
dengan bertambahnya kematangan dan rusaknya buah durian seperti dengan
mengklasifikasikan buah durian
matang, setengah matang, belum matang, matang rusak, belum matang rusak
menghasilkanmasing-masing2.14,2.32, 8.95, 0.81, dan 1.35.
Secara umum sifat-sifat akustik adalah 1) Transmisi, 2) Atenuasi, dan 3)
Kecepatan suara, dan Kecepatan Gelombang. Tetapi yang umum sifat-sifat
akustik yang dapat menentukan sifat fisiko-kimia bahan pertanian
Kecepatan dan 2) Atenuasi.
adalah 1)
Karena kedua parameter ini selalu tergantung pada
sifat-sifat atau keadaan dari medium dilaluinya.
Oleh karena tidak boleh
mempengaruhi atau merusak medium yang sedang diteliti, maka biasanya
gelombang ultrasonik yang digunakan berintensitas rendah.
Prinsip yang sama dari uji tidak merusak ultrasonik ini dapat dimanfaatkan
di bidang pertanian, misalnya untuk menentukan sifat-sifat buah-buahan dan
sayuran. Sifat-sifat yang diinginkan diketahui dari buah-buahan antara lain adalah
kandungan gula (sugar), keasaman (acidity), dan kekerasan ( h e s s ) .
Kecepatan Gelombang
Pada buah-bauahan yang sederhana seperti ape1 tomat di mana di
dalamnya tidak terdapat biji, kedaan buah dapat ditentukan dengan mengukur
kecepatannya. Dalam perambatannya di dalam buah, gelombang ultrasonik akan
mengalami atenuasi yang cukup besar apalagi fiekuensinya tinggi karena besarnya
17
atenuasi umumnya sebanding dengan kuadrat dari fiekuensi.
Gelombang
ultrasonik dapat merambat di dalam padatan, cairan dan gas. Di dalam cairan dan
gas hanya ada satu jenis gelombang yang dapat menjalar, yaitu gelombang
longitudinal dimana gerakan partikel sejajar dengan arah gelombang. Di dalam
padatan selain gelombang longitodinal dapat juga menjalar jenis gelombang lain,
yaitu gelombang transversal b
gelombang.
a gerakan partikel tegak lurus pada arah
Besarnya kecepatan gelombang longitodinal ini tergantung pada
rapat massa, modulus Young dan perbandingan Poisson seperti terlihat pada
persamaan (2- 1) dibawah ini:
Menurut Garret dan Furry (1992) bahwa pada buah yang tidak berbiji
seperti ape1 dapat ditentukan sifatnya dengan mengukur kecepatan gelombangnya.
Sedangkan pada buah-buahan
berbiji seperti mangga, biasanya tidak ada
hubungan yang jelas antara keadaan buah dengan kecepatan sehingga perlu
dilakukan pengukuran atenuasinya (Mizrach et al., 1997). Trisnobudi (1998)
telah melaporkan hasil pengukuran kecepatan gelombang longitudinal pada tomat
yang dihubungkan dengan tingkat kematangannya. Menurut Gooberman (1968)
besarnya kecepatan gelombang longitudinal tergantung pada rapat masa, modulus
Young dan perbandingan Poisson.
dimana: p
= kerapatan masa
E
= modulus young
v
= perbandingan Poison
V
= kecepatan gelombang
Modulus Young dan perbandingan Poison adalah modulus elastis yang
merupakan sifat kekenyalan yang akan menentukan kekerasan buah. Sedangkan
kekerasan buah merupakan salah satu parameter yang dapat digunakan untuk
menentukan
kematangannya
(Trisnobudi,
1998).
Disamping
kecepatan
gelombang, parameter ultrasonik lain adalah atenuasi. Atenuasi adalah besaran
yang menggambarkan kehilangan suatu energi karena gelombang ultrasonik
melewati medium tertentu.
Besarnya energi yang hilang atau diabsorbsi oleh
medium bergantung pada jenis mediumnya (Cracknell, 1980). Seperti yang telah
dilakukan oleh Trisnobudi,
(1997) bahwa, dengan menggunakan 120 sampel
buah tomat diperoleh pe