Kajian spektroskopi impedansi listrik untuk evaluasi kualitas buah jeruk keprok garut secara nondestruktif

KAJIAN SPEKTROSKOPI IMPEDANSI LISTRIK

UNTUK EVALUASI KUALITAS BUAH JERUK

KEPROK GARUT SECARA NONDESTRUKTIF

JAJANG JUANSAH

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER

INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul Kajian Spektroskopi Impedansi Listrik untuk Evaluasi Kualitas Buah Jeruk Keprok Garut Secara Nondestruktif adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.

Bogor, Mei 2013

Jajang Juansah NIM. F164090011

SUMMARY

JAJANG JUANSAH, Studies on electrical impedance spectroscopy as a nondestructive quality evaluation of Garut citrus fruit. Supervised by I WAYAN BUDIASTRA, KIAGUS DAHLAN and KUDANG BORO SEMINAR.

Garut citrus fruit is a local agriculture commodity, which have the opportunity to developed as a superior agriculture product. The productivity and quality of this product should be increased in order to meet market demand. Commonly quality of this fruit is evaluated by visual judgement ratio subject to error. This method also only evaluated the external quality of fruit. Internal quality of this fruit such as sugar content is determined by refractometer that is belong to a destructive method, and is not suitable for online quality measurement. So an objective and nondestructive method is required to evaluate quality of Garut citrus fruit. In this research, the potential of electrical impedance spectroscopy to determine quality of Garut citrus fruit was investigated.

The electrical properties of Garut citrus have been investigated on frequency variation from 50 Hz to 5MHz. The fruits are placed between two plate electrodes, and treated as dielectric material. The study was conducted in four stages. The first stage is a study of the electrical circuit modeling to represent the electrical properties of citrus. This step is performed as an initial step study of the electrical properties of citrus fruit as nondestructive method for quality evaluation. Electrical models of citrus fruit constructed from circuit of resistors and capacitors. The electric models are built on the series and parallel configurations were adopted from the literature. Orange model development has also been carried out based on the internal structure of the fruit. Simulation and measurement results on citrus fruit shows a good match for certain values of resistors and capacitors. The correlation between measured data and simulations has been done by regression techniques. The best result is shown by the high value of the coefficient deterministic. Best correlation occurs in the new model. Changes in physicochemical properties during fruit maturation made changes in the value of the resistor and capacitor internal parameters of the model. If the pH increases, the capacitance value increases while the resistance value decreases. Changes in hardness and electrical resistance of the component models show a positive relationship, although not linearly correlated. However, an increase in hardness values correlate with a reduction in electrical capacitance value of the component in the model.

In the second stage, Garut Orange fruit was assessed on its electrical properties associated with the spectrum or frequency variation of electrical signal. All electrical parameters divided by the amount of compensation parameters i.e. weight, volume and diameter of the fruit. The measurement results showed that the electrical impedance, resistance, reactance, capacitance, inductance per weight, per volume, and per diameter showed a similar phenomenon. Electrical impedance, resistance, reactance, capacitance, inductance per weight, per volume, and per diameter of citrus fruits will decrease if the frequency is increased. Citrus fruits, in general, are a weak electrical

the ability of the electrical conductivity is relatively increased. Results in the second stage are used as the reference data to validate the model in the first stage.

The third stage is the study of Garut citrus fruit quality based on physico-chemical properties. The quality parameters were correlated with electrical parameters. The quality parameters of the fruit such as hardness, total soluble solids (TSS), pH, vitamin C, and the concentration of hydrogen ions were correlated with electrical properties such as impedance, resistance, reactance, capacitance, inductance per weight. Electrical parameters per weight of the fruit were used in this study to compensate for variations in weight. Value of resistance, impedance, inductance, and reactance per fruit weight decreased during ripening. While the capacitance per weight of Garut Citrus fruits increased during fruit ripening. Correlations between electrical and physicochemical properties of citrus were also investigated. Highest consistency of the correlation occurs at a frequency of 1 MHz. Electrical parameters have a significant response to acidity, hardness, and indexes TSS / hydrogen ion concentration of Garut Citrus fruits. The correlation between quality and electrical parameters were estimated by using multiple regression equations. The estimation equation is the main basis for nondestructive quality determining of citrus Garut by using electrical impedance measurements. pH value could be predicted by both linear regression and nonlinear multiple regression equation in the form of the logarithm of the electrical parameters. TSS values / concentration of hydrogen ions can be only estimated by nonlinear multiple regression equation in the form of logarithms of all parameters.

The fourth stage is grading on fruit quality parameters based on the prediction results of the electrical parameters. Basic assessment at this stage is the result of the best equation obtained from the study on the third phase. In this study, electrical parameters of Garut citrus fruit related to fruit quality based on the pH value and the ratio of sweetness to the concentration of hydrogen ions were analyzed. Organoleptic testing used in this stage is test score. The result shows that citrus fruits was classified to three classes. The grading results are validated by measurement results refraktormeter and pH meter. Results showed 91.94% accuracy for parameter estimation of sweetness to acidity ratio, and 93.55% for the estimation of pH values.

This study provides information about the potential of impedance spectroscopy technique for non-destructive quality testing of fruits. More comprehensive study will be very useful to increase knowledge and further applications.

Keywords: impedance spectroscopy, quality, Garut citrus, physicochemical properties. nondestructive evaluation.

RINGKASAN

JAJANG JUANSAH, Kajian spektroskopi impedansi listrik untuk evaluasi kualitas buah Jeruk Keprok Garut secara nondestruktif. Dibimbing oleh I WAYAN BUDIASTRA, KIAGUS DAHLAN, dan KUDANG BORO SEMINAR.

Buah Jeruk Keprok Garut merupakan komoditas pertanian lokal yang memiliki peluang untuk dikembangkan menjadi produk ungulan. Produk ini telah ditetapkan oleh pemerintah Indonesia sebagai Jeruk Varietas Unggul Nasional. Kualitas produk ini merupakan fokus perhatian yang sangat menentukan dalam kemajuannya. Berbagai kajian pada buah ini sangat dibutuhkan untuk meningkatkan nilai tambah. Salah satunya adalah kajian spektroskopi impedansi listrik untuk penentuan kualitas buah. Perubahan sifat listrik dari buah Jeruk Keprok Garut selama kematangan telah dikaji dengan menggunakan pengukuran spektroskopi impedansi listrik pada arus bolak-balik lemah. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji sifat kelistrikan dan kualitas Jeruk Keprok Garut yang tidak merusak atau nondestruktif dengan menggunakan pengukuran impedansi listrik.

Kajian sifat listrik Jeruk Keprok Garut dilakukan pada berbagai frekuensi dari mulai 50 Hz sampai 5 MHz. Buah dikondisikan sebagai bahan dielektrik yang disimpan di antara dua buah piringan elektroda. Kajian dilakukan dalam empat tahapan. Pertama adalah kajian pemodelan rangkaian listrik yang bisa mewakili sifat listrik Jeruk Keprok Garut. Langkah ini dilakukan sebagai suatu pertimbangan dan langkah awal dalam kajian sifat listrik buah jeruk yang tidak merusak. Model listrik buah jeruk terdiri dari resistor dan kapasitor. Model listrik ini dibangun atas konfigurasi rangkaian seri dan paralel yang diadopsi dari beberapa literatur. Pengembangan model jeruk juga telah dilakukan berdasarkan kondisi struktur internal buah. Hasil simulasi dan pengukuran pada buah jeruk ini menunjukan adanya kecocokan yang bagus untuk nilai resistor dan kapasitor yang tertentu. Korelasi antara data pengukuran dan simulasi dilakukan secara regresi dan hasil terbaik ditunjukan dengan koefisien deterministik tertinggi. Hal ini terjadi pada model baru. Perubahan sifat fisikokimia selama kematangan pada buah menyebabkan terjadinya perubahan nilai parameter resistor dan kapasitor internal dari model. Jika pH meningkat, maka nilai kapasitansinya meningkat sementara nilai resistansinya menurun. Perubahan kekerasan dan resistansi listrik dari komponen model menunjukan keterkaitan yang searah walaupun tidak berkorelasi secara linier. Tetapi, peningkatan kekerasan buah berkorelasi dengan penurunan kapasitansi listrik dari komponen pada model.

Pada tahapan kedua, buah Jeruk Keprok Garut dikaji sifat listriknya yang terkait dengan spektrum atau variasi frekuensi sinyal listrik. Semua besaran parameter kelistrikan dibagi dengan parameter konpensasi yaitu berat, volume dan diameter buah. Hasil pengukuran parameter kelistrikan menunjukan bahwa impedansi, resistansi, reaktansi, kapasitansi, induktansi per berat, per volume, dan per diameter menunjukan fenomena yang mirip yaitu mengalami penurunan ketika frekuensi ditingkatkan. Buah Jeruk Keprok Garut, secara umum, memiliki kemampuan penghantaran listrik yang lemah terutama pada frekuensi rendah. Tetapi, ketika frekuensi ditingkatkan kemampuan penghantarannya relatif

validasi model pada tahapan pertama.

Tahapan ketiga adalah kajian mengenai kualitas buah Jeruk Keprok Garut berdasarkan sifat fisiko kimianya yang berkorelasi dengan parameter kelistrikan. Hal ini dilakukan sebagai langkah untuk mengevaluasi kualitas buah Jeruk Keprok Garut secara nondestruktif dengan menggunakan teknik spektroskopi impedansi listrik. Untuk menunjukkan kualitas berdasarkan pada kematangan buah maka digunakan sifat fisikokimia yaitu kekerasan, total padatan terlarut (TPT), pH, kandungan vitamin C, dan konsentrasi ion hidrogen. Parameter listrik per berat buah digunakan dalam penelitian ini untuk mengkompensasi variasi berat. Nilai resistensi, impedansi, induktansi, dan reaktansi per berat buah menurun selama pematangan buah jeruk. Sedangkan kapasitansi per berat buah Jeruk Keprok Garut meningkat selama pematangan buah. Korelasi antara sifat listrik dan fisikokimia diselidiki juga. Konsistensi tertinggi dari korelasi terjadi pada frekuensi 1 MHz. Parameter listrik memiliki respon yang signifikan terhadap keasaman, kekerasan, dan indeks TSS/konsentrasi ion hidrogen dari buah Jeruk Keprok Garut. Korelasi antara kualitas dan parameter listrik diperkirakan dengan menggunakan persamaan regresi berganda. Persamaan estimasi itu merupakan dasar utama dalam menentukan kualitas Jeruk Keprok Garut secara nondestruktif dengan menggunakan pengukuran impedansi listrik. Nilai pH bisa diduga dengan baik secara regresi linier berganda dan regresi nonlinier berganda dalam bentuk persamaan logaritma parameter listriknya. Nilai TSS/konsentrasi ion hidrogen dapat diduga dengan baik secara regresi nonliner berganda dalam bentuk persaman logaritma dari semua parameternya.

Pada tahapan keempat dilakukan pengkelasan atau grading pada buah Jeruk Keprok Garut berdasarkan parameter kualitas yang terkait parameter kelistrikan. Dasar kajian pada tahap ini adalah hasil dari persamaan terbaik yang didapat dari penelitian tahap ketiga sebelumnya. Hal ini dilakukan untuk menyelidiki pengkelasan kualitas buah Jeruk Keprok Garut dengan menggunakan hasil pengukuran impedansi listrik dan organoleptik. Dalam penelitian ini, buah Jeruk Keprok Garut dianalisis parameter listriknya yang berhubungan dengan kualitas buah berdasarkan nilai pH dan rasio TPT terhadap konsentrasi ion hidrogen. Pengujian organoleptik yang digunakan adalah uji skor yang dibuat regresi linier dengan kedua parameter fisiko kimia tersebut. Hasil pengkelasan dengan uji organoleptik menujukan buah Jeruk Keprok Garut yang diuji tergolong dalam tiga kelas. Hasil pengkelasan ini diuji validasinya pada buah dengan parameter pH dan ln{TPT/[H+]} hasil prediksi dengan menggunakan regresi berganda dari parameter kelistrikan. Hasil akurasinya mencapai 91.94 % untuk parameter pendugaan rasio kemanisan terhadap keasaman, dan 93.55% untuk pendugaan nilai pH.

Penelitian ini memberikan informasi akan potensi pengujian kualitas secara nondestruktif dengan menggunakan teknik spektroskopi impedansi sebagai suatu metode alternatif pilihan yang bisa dipakai dan dikembangkan. Kajian lebih komprehensif dan mendalam akan sangat berguna untuk menambah hasanah pengetahuan dan aplikasi lebih jauh lagi.

Kata kunci: spektroskopi impedansi listrik, Jeruk Keprok Garut, sifat fisikokimia, kualitas, evaluasi nondestruktif.

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013

Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang

Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB

Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

KAJIAN SPEKTROSKOPI IMPEDANSI LISTRIK

UNTUK EVALUASI KUALITAS BUAH JERUK

KEPROK GARUT SECARA NONDESTRUKTIF

JAJANG JUANSAH

Disertasi

Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Doktor pada

Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

Penguji pada Ujian Tertutup :

Dr. Husin Alatas, S.Si, M.Si (Kepala Bagian Fisika Teori FMIPA IPB) Prof. Dr. Ir. Sobir, MS (Kepala PKHT- IPB)

Penguji pada Ujian Terbuka :

Dr. Ir. Marzan Aziz Iskandar, M.Sc (Kepala BPPT)

Judul Disertasi : Kajian Spektroskopi Impedansi Listrik untuk Evaluasi Kualitas Buah Jeruk Keprok Garut Secara Nondestruktif

Nama : Jajang Juansah

NIM : F164090011

Disetujui oleh Komisi Pembimbing

Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr Ketua

Prof. Dr. Ir. Kudang Boro Seminar, M.Sc Dr. Kiagus Dahlan

Anggota Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Dekan

Ilmu Keteknikan Pertanian Sekolah Pascasarjana

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr

PRAKATA

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan puji dan syukur ke hadirat Ilahi robb, Allah SWT yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang, atas takdir dan karunia-Nya penulis bisa menyelesaikan karya tulis ilmiah ini. Tidak lupa shalawat serta salam semoga tercurahkan kepada nabi besar Muhammad SAW. Karya ilmiah ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan studi pasca sarjana di IPB

dengan topik “Kajian Spektroskopi Impedansi Listrik untuk Evaluasi Kualitas Buah Jeruk Keprok Garut Secara Nondestruktif”. Dalam pelaksanaannya sungguh banyak liku-liku dan perjuangan yang membutuhkan bantuan berbagai pihak dalam penyelesaiannya.

Rasanya penelitian ini tidak akan berhasil dengan baik jika tidak ada bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada:

1. Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr selaku ketua komisi pembimbing penulis yang senantiasa memberikan arahan, bimbingan dan masukan dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan karya ilmiah ini.

2. Prof. Dr. Ir. Kudang Boro Seminar, M.Sc. selaku komisi pembimbing penulis yang banyak memberikan masukan, bimbingan, dan arahan dalam penyelesaian penelitian dan penulisan ilmiah.

3. Dr. Kiagus Dahlan selaku komisi pembimbing dan atasan penulis yang banyak memberikan masukan, bimbingan, dan arahan dalam penyelesaian penelitian dan penulisan ilmiah.

4. Keluarga besar penulis yang sangat membantu baik secara fisik maupun do’a dalam penyelesaian karya tulis dan penelitian ini.

5. Keluarga besar Departemen Fisika IPB yang telah memberikan kesempatan bagi penulis untuk mengenyam pendidikan pascasarjana.

6. Keluarga besar Departemen TMB FATETA IPB yang telah memberikan ilmu dan pendidikan bagi penulis selama mengenyam pendidikan pascasarjana.

7. Bapak Ustad pimpinan pondok Pesantren Gudang di Limbangan Garut yang membantu penyediaan buah Jeruk Keprok Garut.

8. Pihak Dikti yang telah memberikan bantuan beasisawa BPPS kepada penulis selama melaksanakan pendidikan di Pascasarjana IPB.

9. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu.

Semoga apa yang telah diberikan oleh semua pihak ini dibalas dengan kebaikan yang jauh lebih banyak. Karya tulis ini penulis rasakan jauh dari kesempurnaan, maka kritik dan saran yang membangun akan senantiasa penulis terima untuk perbaikan di masa yang akan adatang. Akhir kata semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi kemajuan ilmu dan teknologi demi kemaslahatan umat manusia.

Bogor, Mei 2013

DAFTAR TABEL... xviii

DAFTAR GAMBAR ... xx

DAFTAR LAMPIRAN ... xxiiv

DAFTAR LAMBANG... xxiiiv

BAB 1 PENDAHULUAN UMUM Latar Belakang ... 1

Perumusan Masalah ... 2

Tujuan Penelitian ... 3

Manfaat Penelitian ... 4

Hipotesa ... 4

Ruang Lingkup Penelitian ... 4

Kebaruan Topik Penelitian ... 5

Keterkaitan Antar Bab ... 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Tanaman Jeruk ... 7

Jeruk Keprok Garut ... 10

Fisiologi Pascapanen Jeruk ... 12

Mutu dan Standar Buah Jeruk Keprok ... 13

Spektroskopi Listrik Bahan ... 14

Kapasitansi Listrik dan Bahan Dielektrik ... 14

Konduktivitas dan Resistivitas Listrik ... 18

Impedansi Listrik ... 20

Model Rangkaian Listrik Bahan ... 24

BAB 3 KARAKTERISTIK BUAH JERUK KEPROK GARUT MELALUI PEMODELAN RANGKAIAN LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK LEMAH YANG DIDASARKAN PADA SIFAT RESISTIF DAN KAPASITIFNYA Pendahuluan ... 27

Bahan dan Metode ... 28

Waktu dan Lokasi Penelitian ... 28

Sistem Pengukuran ... 28

Pemodelan Rangkain Listrik ... 29

Hasil dan Pembahasan ... 31

Analisis Model Rangkaian Listrik ... 31

Tinjauan Pemodelan Rangkaian Listrik pada Fenomena Sifat Resistif dan Kapasitif Buah Jeruk Keprok Garut ... 36

Pendugaan Komponen Resistansi dan Kapasitansi Penyusun Model Baru pada Buah Jeruk Keprok Garut ... 40

Perubahan Nilai Komponen Resistansi dan Kapasitansi selama Kematangan Buah Jeruk Keprok Garut ... 44

Kesimpulan ... 48

BAB 4 KARAKTERISTIK SPEKTRUM KELISTRIKAN PADA BUAH JERUK KEPROK GARUT Pendahuluan ... 49

Bahan dan Metode ... 52

Sistem Pengukuran ... 52

Hasil dan Pembahasan ... 53

Spektrum Resistansi Listrik Buah Jeruk Keprok Garut ... 53

Spektrum Kapasitansi Listrik Buah Jeruk Keprok Garut ... 57

Spektrum Induktansi Listrik Buah Jeruk Keprok Garut... 61

Spektrum Reaktansi Listrik Buah Jeruk Keprok Garut ... 63

Spektrum Impedansi Listrik Buah Jeruk Keprok Garut ... 67

Kesimpulan ... 71

BAB 5 KAJIAN PENDUGAAN KUALITAS BUAH JERUK KEPROK GARUT DENGAN PENDEKATAN PARAMETER PARAMETER KELISTRIKAN Pendahuluan ... 73

Bahan dan Metode ... 75

Waktu dan Lokasi Penelitian ... 75

Sistem Pengukuran ... 75

Sistem Pengukuran Fisiko Kimia Buah Jeruk ... 75

Sistem Pengukuran Parameter Kelistrikan ... 75

Sistem Skema Pendugaan Parameter Kualitas Buah ... 76

Hasil dan Pembahasan ... 77

Sifat Fisiko Kimia Terkait Kematangan Buah Jeruk Keprok Garut .... 77

Keterkaitan Sifat Listrik dengan Sifat Fisiko Kimia Buah Jeruk Keprok Garut ... 81

Parameter Resistansi Listrik Terkait Sifat Fisiko Kimia Buah Jeruk Keprok Garut ... 82

Parameter Reaktansi Listrik Terkait Sifat Fisiko-Kimia Buah Jeruk Keprok Garut ... 88

Parameter Impedansi Listrik Terkait Sifat Fisiko-Kimia Buah Jeruk Keprok Garut ... 94

Parameter Induktansi Listrik Terkait Sifat Fisiko-Kimia Buah Jeruk Keprok Garut ... 101

Parameter Kapasitansi Listrik Terkait Sifat Fisiko-Kimia Buah Jeruk Keprok Garut ... 107

Pendugaan Tingkat Kualitas Buah Jeruk Keprok Garut dengan Menggunakan Parameter Kelistrikanya ... 114

Pendugaan Parameter Tingkat Keasaman Buah Jeruk Keprok Garut .. 114

Pendugaan Parameter Rasio Kemanisan Terhadap Keasaman ... 120

Kesimpulan ... 127

BAB 6 KORELASI DAN KATEGORI KUALITAS JERUK KEPROK GARUT BERDASARKAN PARAMETER KELISTRIKAN DAN PANELIS Pendahuluan ... 129

Bahan dan Metode ... 130

Waktu dan Lokasi Penelitian ... 130

Sistem Pengukuran ... 130

Sistem Pengukuran pH dan Rasio Kemanisan atau Keasaman Buah Jeruk Keprok Garut ... 130

Organoleptik ... 130

Hasil dan Pembahasan ... 131

Pengkelasan berdasarkan nilai keasaman (pH) buah Jeruk Keprok Garut ... 131

Pengkelasan berdasarkan nilai rasio kemanisan terhadap keasaman buah Jeruk Keprok Garut ... 133

Kesimpulan ... 136

BAB 7 PEMBAHASAN UMUM ... 137

BAB 8 KESIMPULAN UMUM DAN SARAN ... 143

DAFTAR PUSTAKA ... 145

DAFTAR TABEL

Halaman 2.1 Kandungan vitamin dan zat mineral lainnya untuk setiap 100 gram

buah jeruk ... 8 2.2 Volume impor buah-buahan pada tahun 2007-2011 di Indonesia ... 8 2.3 Volume ekspor buah-buahan pada tahun 2007-2011 di Indonesia... 9 2.4 Daerah sentra produsen Jeruk Keprok Garut di Kabupaten Garut pada

Tahun 2005 ... 10 2.5 Banyaknya tanaman buah-buahan yang menghasilkan di Kabupaten

Garut pada tahun 2007 ... 11 2.6 Banyaknya populasi tanaman jeruk di kabupaten Garut... 11 2.7 Standar jeruk keprok departemen Perdagangan ... 13 3.1 Linearitas dan error dari parameter listrik hasil pengukuran pada buah

Jeruk Keprok Garut dan hasil simulasi untuk tiga model yang dipakai pada kondisi nilai pH 3,34 ... 42 3.2 Nilai komponen internal yang digunakan dalam pemodelan rangkaian

listrik buah Jeruk Keprok Garut pada beberapa tingkat keasaman ... 47 5.1 Persamaan korelasi parameter resistansi per massa terhadap parameter

fisiko kimia buah Jeruk Keprok Garut. ... 87 5.2 Persamaan korelasi antara reaktansi listrik dengan parameter fisiko

kimia buah Jeruk Keprok Garut. ... 94 5.3 Persamaan korelasi antara impedansi listrik per massa dengan

parameter fisiko kimia buah Jeruk Keprok Garut. ... 100 5.4 Persamaan korelasi antara induktansi listrik per massa dengan

parameter fisiko kimia buah Jeruk Keprok Garut. ... 107 5.5 Persamaan korelasi antara kapasitansi listrik per massa dengan

parameter fisiko kimia buah Jeruk Keprok Garut. ... 113 5.6 Persamaan regresi linier berganda untuk pendugaan nilai keasaman

(pH) ... 119 5.7 Persamaan regresi nonlinier berganda untuk pendugaan nilai

keasaman (pH). ... 120 5.8 Persamaan regresi linier berganda untuk pendugaan nilai rasio

TPT/[H+]... 120 5.9 Persamaan regresi nonlinier berganda untuk pendugaan nilai rasio

TPT/[H+]... 126 6.1 Nilai pH dan organoleptik panelis terhadap rasa buah Jeruk Keprok

Garut. ... 132 6.2 Hasil pengkelasan untuk buah Jeruk Keprok Garut berdasarkan nilai

pH prediksi ... 133 6.3 Nilai ln{TPT/[H+]} dan hasil organoleptik panelis terhadap rasa buah

Jeruk Keprok Garut. ... 135 6.4 Hasil pengkelasan untuk buah Jeruk Keprok Garut berdasarkan nilai

Halaman 2.1 Jeruk Keprok ... 11 2.2 Skema kapasitor keping sejajar(a), kondisi penyisipan sebagian

bahan(b) dan modelnya(c) ... 15 2.3 Kapasitor silinder kondisi dengan pengisian sebagian bahan dielektrik. 16 2.4 Rangkaian setara RC (a) dan Diagram fasornya (b) ... 18 2.5 Tingkat pensejajaran momen dipol listrik pada bahan ketika tidak ada

medan listrik ekternal (a) dan ketika ada medan listrik ekternal (b) ... 18 2.6 Aliran elektron dalam bahan konduktor ketika ada beda potensial

listrik ekternal ... 18 2.7 Ilustrasi grafik impedansi kompleks ... 20 2.8 Kemungkinan Bentuk reaktansi dan representasi korespondennya pada

impedansi ... 21 2.9 Metode pengukuran impedansi listrik dengan jembatan Wheatstone .... 21 2.10 Metode pengukuran impedansi listrik dengan sistem resonansi ... 22 2.11 Metode pengukuran impedansi listrik dengan sistem I-V ... 22 2.12 Metode pengukuran impedansi listrik dengan sistem RF I-V pada

impedansi rendah (a) dan tinggi(b) ... 23 2.13 Metode pengukuran impedansi listrik dengan network analysis ... 24 2.14 Metode pengukuran impedansi listrik dengan menggunakan jembatan

autobalance ... 24 2.15 Model rangkaian listrik untuk mewakili bahan biologi yang diusulkan

Cole (Liu 2006)... 25 2.16 Model rangkaian listrik untuk mewakili bahan yang diusulkan oleh

Hayden et al.(1969). ... 25 2.17 Model rangkaian listrik untuk mewakili bahan yang diusulkan oleh

Zhang et al. (1990)... 25 3.1 Skema sistem pengukuran sifat listrik buah jeruk berbasis Capacitive

Sensing ... 29 3.2 Model rangkaian listrik ekivalen untuk kajian kelistrikan dari buah

jeruk: (a) model Hayden, (b) model Zhang, dan(c) model hasil pengembangan ... 29 3.3 Diagram alir prinsip pemodelan spektroskopi impedansi ... 30 3.4 Penjabaran model rangkaian listrik untuk (a) model Hayden, (b)

modelZhang, dan(c) model hasil pengembangan ... 31 3.5 Efek perubahan frekuensi terhadap nilai impedansi pada komponen

standar resistor-R (a), standar kapasitor-C ( b), standar RC paralel (c), dan bagian penyusun buah jerukpH 3,34 (d) ... 37 3.6 Perbandingan hasil eksperimen dan model-model yang digunakan

sebagai pertimbangan pengembangan model untuk spektrum kapasitansi (a), konduktansi(b), dan impedansi (c) buah jeruk pada pH 3,34 ... 38 3.7 Hasil eksperimen dan simulasi ()dari model baru Jeruk Keprok Garut

untuk spektrum resistansi/massa(a), reaktansi/massa(b), dan impedansi/massa (c) buah pada keasaman. ... 39

3.8 Koefisen deterministik (a), MAPE (b), dan RMSE (c) pada hasil simulasi untuk model baru pada beberapa tingkat keasaman (pH). Nilai parameter impedansi (Z/m), reaktansi (X/m), dan resistansi (R/m) dalam orde M/g ... 43 3.9 Perubahan komponen resistansi hasil pemodelan listrik buah Jeruk

Keprok Garut pada variasi tingkat keasaam.Nilai R1(a), R2(b), R3(c) dan R4(d) ... 44 3.10 Perubahan komponen resistansi hasil pemodelan listrik buah Jeruk

Keprok Garut dengan variasi kekerasan buah. Nilai R1(a), R2(b), R3(c) dan R4(d) ... 45 3.11 Perubahan komponen kapasitor hasil pemodelan listrik buah Jeruk

Keprok Garut pada variasi keasaman: Nilai C1(a), C2(b), dan C3(c). .... 46 3.12 Perubahan komponen kapasitor hasil pemodelan buah Jeruk Keprok

Garut pada variasi kekerasan. Nilai C1(a), C2(b), dan C3(c). ... 47 4.1 Diagram spektrum impedansi secara hipotesis pada bahan-bahan

biologi secara umum (Damez et al. 2007) ... 50 4.2. Skema sistem pengukuran sifat listrik buah jeruk berbasis capacitive

sensing(a) dan sampel buah jeruk yang diukur (b) ... 52 4.3 Skema pengukuran dengan prinsip level arus tetap (Yamazaki 2001) .. 53 4.4 Skema pengukuran dengan LCR meter dan sistem komunikasinya

(Wu et al. 2008)dengan komputerberbasis program lebview ... 53 4.5 Sistem tranfer data pengukuran antaraLCR dengan komputer ... 53 4.6 Spektrum resitansi per massa buah Jeruk Keprok Garut pada bebarapa

tingkat keasaman ... 54 4.7 Spektrum resitansi per volume buah Jeruk Keprok Garut pada

bebarapa tingkat keasaman... 55 4.8 Spektrum resitansi per jarak pisah elektroda pada buah Jeruk Keprok

Garut pada bebarapa tingkat keasaman ... 56 4.9 Spektrum kapasitansi per massa buah Jeruk Keprok Garut pada

bebarapa tingkat keasaman... 58 4.10 Spektrum kapasitansi per volume Jeruk Keprok Garut pada bebarapa

tingkat keasaman ... 59 4.11 Spektrum kapasitansi per jarak plat elektroda pada bebarapa tingkat

keasaman ... 60 4.13 Spektrum induktansi per massa buah Jeruk Keprok Garut pada

bebarapa tingkat keasaman... 62 4.14 Spektrum induktansi per volume buah Jeruk Keprok Garut pada

bebarapa tingkat keasaman... 63 4.15 Spektrum Induktansi per jarak plat elektroda pada buah Jeruk Keprok

Garut untuk bebarapa tingkat keasaman ... 64 4.16 Spektrum Reaktansi per massa buah Jeruk Keprok Garut pada

bebarapa tingkat keasaman... 65 4.17 Spektrum reaktansi per volume buah Jeruk Keprok Garut pada

bebarapa tingkat keasaman... 66 4.18 Spektrum reaktansi per jarak plat elektroda pada bebarapa tingkat

keasaman ... 67 4.19 Hasil pengukuran sudut fasa sebagai fungsi frekuensi pada bebarapa

4.21 Spektrum impedansi per volumepada beberapa tingkat keasaman ... 70 4.22 Spektrum Impedansi per jarak plat elektroda pada bebarapa tingkat

keasaman ... 71 4.23 Pengaruh frekuensi rendah dantinggi terhadap jalur arus dalam

jaringan(Grimnes etal., 2000)... 71 5.1 Skema sistem pengukuran sifat listrik berbasis capacitive sensing

yang digunakan untuk menguji kelistrikan buah jeruk (a), untuk telur yang dilakukan Ragni et al.(b) dan apel yang dilakukan Massah et al.

(c) ... 77 5.2 Ilustrasi Sampel Jeruk Keprok Garut yang dipakai dalam penelitian

pada pemutuan: hasil pengurutan ukuran (a), ketika awal pemetikan (b) dan ukuran satu buah utuh (c) ... 77 5.3 Karelasi perubahan tingkat keasaman keasaman buah Jeruk Keprok

Garut terhadap perubahan sifat fisik buah: diameter rata-rata (a), volume (b), dan massa (c) ... 78 5.4 Karakteristik perubahan tingkat kekerasan (a), TPT (b), TPT/[H+] (c),

Vitamin C (d) pada beberapa tingkat keasaman selama pematangan. .... 79 5.5 Variasi pH terhadap parameter resistansi listrik per massa buah jeruk

pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e). ... 82 5.6 Variasi TPT terhadap parameter resistansi listrik per massa buah jeruk

pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 83 5.7 Variasi kekerasan terhadap parameter resistansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 84 5.8 Variasi konsentrasi ion hidrogen terhadap parameter resistansi listrik

per massa buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 85 5.9 Variasi TPT/[H+] terhadap parameter resistansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 86 5.10 Variasi pH terhadap parameter reaktansi listrik per massa buah jeruk

pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 89 5.11 Variasi TPT terhadap parameter reaktansi listrik per massa buah jeruk

pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 90 5.12 Variasi kekerasan terhadap parameter reaktansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 91 5.13 Variasi konsentrasi ion hidrogen terhadap parameter reaktansi listrik

per massa buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 92 5.14 Variasi TPT/[H+] terhadap parameter reaktansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 93

5.15 Variasi pH terhadap parameter impedansi listrik per massa buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 95 5.16 Variasi TPT terhadap parameter impedansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 96 5.17 Variasi kekerasan terhadap parameter impedansi listrik per massa

buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 97 5.18 Variasi konsentrasi ion hidrogen terhadap parameter impedansi listrik

per massa buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 98 5.19 Variasi TPT/[H+] terhadap parameter impedansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 99 5.20 Variasi pH terhadap nilai induktansi listrik buah jeruk pada frekuensi

100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 101 5.21 Variasi TPT terhadap nilai induktansi listrik buah jeruk pada frekuensi

100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 102 5.22 Variasi nilai kekerasan terhadap nilai induktansi listrik buah jeruk

pada frekuensi 100 Hz(a), 1 kHz(b), 10 kHz(c), 100 kHz(d), dan 1MHz(e) ... 103 5.23 Variasi konsentrasi ion hidrogen terhadap nilai induktansi listrik buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 105 5.24 Variasi TPT/[H+] terhadap parameter induktansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 106 5.25 Variasi pH terhadap parameter kapasitansi listrik per massa buah jeruk

pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e). ... 108 5.26 Variasi TPT terhadap parameter kapasitansi listrik per massa buah

jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 109 5.27 Variasi Kekerasan terhadap parameter kapasitansi listrik per massa

buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz (e) ... 110 5.28 Variasi konsentrasi ion hidrogen terhadap parameter kapasitansi listrik

per massa buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e). ... 111 5.29 Variasi TPT/[H+] terhadap parameter kapasitansi listrik per massa

buah jeruk pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d),dan 1MHz (e) ... 112 5.30 Pendugaan pH buah Jeruk Keprok Garut dengan menggunakan

parameter impedansi, resistansi, dan reaktansi secara regresi berganda liniear pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e)... 115

parameter resistansi, induktansi, dan kapasitansi secara regresis berganda liniear pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e) ... 116 5.32 Pendugaan pH buah Jeruk Keprok Garut dengan menggunakan

parameter impedansi, resistansi, dan reaktansi secara regresis berganda nonliniear pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e) ... 117 5.33 Pendugaan pH buah Jeruk Keprok Garut dengan menggunakan

parameter resistansi, induktansi, dan kapasitansi secara regresis berganda nonliniear pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e) ... 119 5.34 Pendugaan nilai TPT/[H+] untuk buah Jeruk Keprok Garut dengan

menggunakan parameter resistansi, reaktansi, dan impedansi listrik secara regresi linier berganda pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e)... 121 5.35 Pendugaan nilai TPT/[H+] buah Jeruk Keprok Garut dengan

menggunakan parameter resistansi, induktansi, dan kapasitansi secara regresi linier berganda pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e) ... 122 5.36 Pendugaan nilai TPT/[H+] buah Jeruk Keprok Garut dengan

menggunakan parameter resistansi, reaktansi, dan impedansi secara regresis nonlinier berganda pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e)... 124 5.37 Pendugaan nilai TPT/[H+] buah Jeruk Keprok Garut dengan

menggunakan parameter resistansi, induktansi, dan kapasitansi secara regresis nolinier berganda pada frekuensi 100 Hz (a), 1 kHz (b), 10 kHz (c), 100 kHz (d), dan 1MHz(e)... 125 6.1 Hubungan pengujian nilai keasaman dengan pH meter dan

organoleptik respon panelis ... 132 6.2 Hubungan pengujian nilai ln{TPT/[H+]} dengan alat (pH meter dan

refraktometer) dan hasil organoleptik dari respon panelis ... 135

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman 1 Diagram alir penelitian ... 153 2 Publikasi dan bukti accepted pada jurnal International Journal of

Engineering & Technology, vol 12, no: 04, tahun 2012. ... 154 3 Publikasi dan bukti accepted pada jurnal International Journal of

Emerging Technology and Advanced Engineering vol. 02, issue 11, tahun 2012. ... 155 4 Bukti accepted pada jurnal terindek scopus: International Journal of

Food Properties ... 156 5 Bukti publikasi pada pada jurnal nasional Jurnal Biofisika. ... 157 6 Bukti publikasi pada pada jurnal nasional Jurnal Teknologi Pertanian

7 Parameter impedansi listrik pada bagian-bagian buah Jeruk Keprok

Garut dengan TPT 8,4 dan pH 3,4 ... 159

8 Data hasil simulasi besaran listrik model Hayden, Zhang, model baru, dan eksperimen pada pH 3.34 ... 162

9 Data impedansi listrik per massa hasil simulasi ... 165

10 Data impedansi listrik per massa hasil eksperimen ... 168

11 Data reaktansi listrik per massa hasil simulasi ... 171

12 Data reaktansi listrik per massa hasil eksperimen ... 174

13 Data resistansi listrik per massa hasil simulasi ... 177

14 Data resistansi listrik per massa hasil eksperimen... 180

15 Data kapasitansi listrik per massa hasil eksperimen ... 183

16 Data induktansi listrik per massa hasil eksperimen ... 186

17 Data sudut fasa hasil eksperimen... 189

18 Data spektrum faktor Q hasil eksperimen ... 192

19 Data Sifat Fisiko Kimia buah Jeruk Keprok Garut ... 195

20 Data parameter listrik per berat buah Jeruk Keprok Garut pada frekuensi frekuensi 100 Hz ... 195

21 Data parameter listrik per berat buah Jeruk Keprok Garut pada frekuensi frekuensi 1 dan 10 kHz ... 196

22 Data parameter listrik per berat buah Jeruk Keprok Garut pada frekuensi frekuensi 0,1 dan 1MHz... 197

23 Output program SPSS 20 untuk pendugaan pH dengan regresi linier berganda parameter impedansi, resistansi, dan reaktansi per massa pada frekuensi frekuensi 1MHz... 198

24 Output program SPSS 20 untuk pendugaan pH dengan regresi linier berganda parameter resistansi, induktansi, dan kapasitansi pada frekuensi frekuensi 1MHz ... 199

25 Output program SPSS 20 untuk pendugaan rasio TPT terhadap konsentrasi hidrogen regresi linier berganda parameter logaritma dari Impedansi, resistansi, dan reaktansi pada frekuensi frekuensi 1MHz .... 200

26 Output dari hasil program SPSS 20 untuk pendugaan rasio TPT terhadap konsentrasi hidrogen regresi linier berganda parameter logaritma dari resistansi, induktansi, dan kapasitansi pada frekuensi frekuensi 1MHz ... 201

27 Data Impedansi terkait Sifat Fisiko Kimia buah Jeruk Keprok Garut pada lima frekuensi pilihan ... 202

28 Data resistansi terkait Sifat Fisiko Kimia buah Jeruk Keprok Garut pada lima frekuensi pilihan ... 204

29 Data reaktansi terkait Sifat Fisiko Kimia buah Jeruk Keprok Garut pada lima frekuensi pilihan ... 206

30 Data induktansi terkait Sifat Fisiko Kimia buah Jeruk Keprok Garut pada lima frekuensi pilihan ... 208

31 Data kapasitansi terkait sifat fisiko kimia buah Jeruk Keprok Garut pada lima frekuensi pilihan ... 210

32 Data validasi grading atau pengkelasan hasil organoleptik dan rasio kemanisan terhadap keasaman hasil pendugaan parameter kelistrikan. . 212

33 Data validasi grading atau pengkelasan hasil organoleptik dan keasaman hasil pendugaan parameter kelistrikan. ... 214

35 Output perhitungan nilai uji t bagi data prediksi pH ... 217 36 Output Program SPSS 20 untuk uji t bagi data prediksi TPT per

konsentrasi ion hidrogen ... 218 37 Output perhitungan untuk uji t bagi data prediksi TPT per konsentrasi

ion hidrogen ... 219 38 Profil daerah perkebunan Jeruk Keprok Garut di wilayah Kabupaten

Garut : Leuwigoong (a) dan Samarang-Cioyod (b). ... 220 39 Proses saat pemetikan (a) dan pengambilan sampel buah Jeruk Keprok

Garut di perkebunan Leuwigoong-Garut (b). ... 221

40 _{Penampilan beberapa sampel buah jeruk yang diuji. ... 222}

DAFTAR LAMBANG

 = konstanta dielektrik

D = dielectric displacements (C/m2) E = medan listrik (V/m)

j = bilangan imajiner,

q = muatan listrik (Coloumb) C = kapasitansi listrik (Farad) V = tegangan listrik (Volt)

A = luas penampang keping sejajar (m2)



 = permitivitas ruang hampa (8.85 x 10-12 F/m) d = jarak pisah antar keping (m)

 = suseptibilitas listrik (mhos) PF = faktor daya

ω = frekuensi angular (rad per detik)

σ = konduktivitas listrik (mhos) J = rapat arus listrik (A/m)

vd = laju drift (m/s) a = percepatan (m/s2)

 = waktu rata-rata diantara tumbukan (s)  = panjang lintas bebas rata rata (m)  = resistivitas listrik (ohm m) T = suhu (K)

Z = impedansi listrik (ohm) R = resistansi listrik (ohm) X = reaktansi listrik (ohm) XL = reaktansi induktif (ohm) XC = reaktansi kapasitif (ohm) L = induktansi listrik (H)

G = konduktansi listrik (siemens)  = sudut fasa (derajat)

BAB 1

PENDAHULUAN UMUM

Latar Belakang

Indonesia adalah negara tropis yang memiliki ragam buah khas yang tersebar di berbagai pulau dan belum banyak dikelola sebagaimana mestinya secara maksimal, baik menyangkut tata produksi, penanganan pascapanen, pengolahan dan pemasarannya. Buah eksotik yang hanya tumbuh dan berproduksi di nusantara menjadi aset nasional yang harus dikembangkan dan dimanfaatkan sebaik-baiknya bagi kemaslahatan manusia. Tanaman buah yang bermutu dan beragam menjadi daya tarik tersendiri bagi konsumen yang mendambakan buah organik. Penanganan mutu buah menjadi upaya utama untuk menjaga keberlanjutan pasokan buah kepada masyarakat pembeli baik domestik maupun luar negeri.

Jeruk merupakan salah satu komoditas buah-buahan yang menjadi andalan sektor pertanian dan berada pada urutan kedua setelah pisang dalam hal volume perdagangan dunia atau ekspor-impor (Storey dan Walker 1999). Jeruk merupakan salah satu komoditas buah-buahan yang menjadi andalan sektor pertanian dan mempunyai sekmen konsumen tersendiri yang bisa memberikan kontribusi terhadap perekonomian daerah dan nasional. Lebih jauh, kontribusi komoditas tersebut ikut dalam pembentukan Poduk Domestik Bruto dan Produk Domestik Rasio Bruto, penyediaan sumber devisa, penyediaan pangan, pengentasan kemiskinan, penyediaan lapangan kerja dan perbaikan pendapatan (Badan Pertanian dan Hortikultura Sumatra Barat 2008). Namun sejak tahun 2007 sampai sekarang ini jeruk dalam negeri didominasi oleh produk impor. Petumbuhan ekspor jeruk Indonesia tidak mengalami peningkatan sejak 2007 sampai 2011 (BPS 2012).

Perbedaan iklim dan faktor lingkungan lainnya menjadikan komoditas ini berkembang menurut kondisi tempat tumbuhnya, punya spesifikasi sendiri dan menjadi terkenal sebagai buahan spesifik daerah tersebut. Contohnya di Kabupaten Garut dikenal Jeruk Keprok Garut. Keunggulan Jeruk Keprok Garut adalah aromanya yang wangi dan rasanya yang manis segar. Daging buahnya tebal dan berair, memiliki kandungan vitamin C yang tinggi. Jeruk ini pernah mengalami masa keemasan pada tahun 1980-an. Saat itu terdapat 1,3 juta pohon dalam lahan seluas 2.600 hektar dengan produksi sekitar 26.000 ton per tahun. Namun, pada tahun 1990-an populasinya merosot tajam dan menyisakan 52.000 pohon akibat serangan penyakit citrus vein phloem degeneration atau disingkat CVPD (Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Garut 2009).

Setelah hancur terserang penyakit CVPD lebih dari 20 tahun lalu, Jeruk Keprok Garut mulai digalakkan kembali. Mulai tahun 2007, pemerintah setempat membuat program penanaman satu juta pohon Jeruk Keprok Garut dan direncanakan selesai tahun 2012. Berdasarkan Keputusan Menteri Pertanian Nomor : 760/KPTS.240/6/99 tanggal 22 Juni 1999, Jeruk Keprok Garut telah ditetapkan sebagai Jeruk Varietas Unggul Nasional dengan nama Jeruk Keprok Garut I. Dan sesuai dengan Perda No. 9 Tahun 1981, Jeruk Keprok Garut telah dijadikan sebagai komponen penyusun lambang daerah Kabupaten Garut.

Sehingga Jeruk Keprok Garut telah menjadi buah ciri khas dan trademark Kabupaten Garut. Hal itu menunjukkan bahwa Jeruk Keprok Garut merupakan salah satu komoditas pertanian unggulan nasional yang perlu terus dipertahankan dan ditingkatkan kualitas maupun kuantitas produksinya (Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Garut 2009).

Selain kandungan vitamin C yang tinggi, jeruk bisa menghasilan minyak dari kulit dan biji jeruk (Enny et al. 2002; Ginting 2005), dijadikan gula tetes, alkohol dan pektin (Fardiaz et al. 1984) dari buah jeruk yang terbuang. Minyak kulit jeruk dipakai untuk membuat minyak wangi, sabun wangi, esens minuman dan untuk campuran kue. Beberapa jenis jeruk seperti Jeruk Keprok Garut dimanfaatkan sebagai obat tradisional penurun panas, pereda nyeri saluran napas bagian atas, penyembuh radang mata dan anti bakteri (Ferianto 2009). Walaupun manfaat jeruk sangat banyak dan bisa meningkatkan kesejahteraan petani (Primawati 1988), tetapi hal itu tidak bisa berguna dengan baik jika tidak memperhatikan mutu dari buah jeruk itu sendiri. Buah jeruk yang telah rusak tidak akan bisa meningkatkan kesehatan bahkan bisa menimbulkan penyakit bagi manusia. Begitu juga buah yang tidak bermutu tentunya tidak akan laku di pasaran sehingga bukan keuntungan yang didapat tetapi kerugian yang terjadi.

Perumusan Masalah

Penanganan pascapanen buah dirancang dalam bentuk rangkaian kegiatan dari panen hingga buah dikemas dan siap didistribusikan pemasarannya atau untuk mendapatkan perlakuan seperti penyimpanan, pelilinan (Margeysti 1999), pemeraman maupun perlakuan khusus lainnya yang dituntut konsumen. Pemasaran sebagai bagian hilir dari sistem agribisnis harus didukung oleh sistem manajemen yang tepat baik dari sistem kerjasama usaha antara petani (Susilowati

et al. 2008) sampai bidang iptek seperti teknologi sortasi (Ahmad et al. 2008), pemetikan (Prianggono 2006), maupun transportasinya.

Seperti halnya jeruk, produk pertanian umumnya mudah rusak (Mohsenin 1986), waktu penyimpanan singkat, dan murah. Namun, permintaan untuk produk-produk pertanian tidak akan pernah berhenti selama pertumbuhan populasi manusia terus meningkat. Ini adalah masalah sekaligus kesempatan untuk meningkatkan nilai tambah dari produk tersebut. Untuk mencapai tujuan tersebut maka diperlukan penanganan berkelanjutan, termasuk dalam hal teknologi hortikultura, rekayasa, teknik, bahkan untuk bidang ilmu dasar.

Pengukuran sifat produk pertanian umumnya bersifat merusak. Untuk mengatasi masalah ini, banyak peneliti mengembangkan metode yang tidak merusak. Sebagian besar teknik yang ditemukan oleh para peneliti sering mahal dan tidak praktis dalam industri pertanian. Pengukuran listrik memberikan kesempatan untuk mengatasi masalah ini (Varlan dan Sansen 1996; Karásková et al. 2011 ).

Mutu buah jeruk tidak hanya ditentukan oleh media tumbuh, pengemasan, pemetikan, dan hama tumbuhan (Sarwono 1994), tetapi teknik pengujian mutu juga ikut berperan. Mutu buah-buahan segar saat ini umumnya masih dievalusi secara manual yang menggunakan tanda-tanda visual seperti warna kulit. Bahkan Ahmad et al. pada tahun 2008 telah melakukan evaluasi mutu secara visual

3

dengan pemanfaatan teknologi kamera CCD untuk buah jeruk. Hasil evaluasi visual yang hanya menilai sifat fisik bagian luar ini tidak selalu mencerminkan tingkat kematangan dan kerusakan bagian dalam buah. Bila ingin menentukan mutu bagian dalam buah harus digunakan cara kimia basah seperti HPLC (Odriozola-Serrano et al. 2007) dalam penentuan vitamin C yang bersifat merusak, mahal dan lama. Penentuan mutu bagian dalam buah jeruk bisa dilakukan secara kimiawi atau destruksi memiliki banyak kelemahan lainnya. Jeruk yang sudah diuji tidak bisa dikemas untuk penjualan, bahkan tidak bisa dikonsumsi. Selain itu pengujian mutunya hanya bisa dilakukan dengan menggunakan teknik pengambilan contoh dari populasi yang ada, sehingga tidak dapat menentukan mutu secara keseluruhan dari populasi tersebut. Sehingga buah yang dikemas masih dipertanyakan mutunya.

Untuk mengatasi masalah ini, banyak peneliti mengembangkan metode nondestruktif sekaligus bisa menentukan karakteristik bagian dalam buah. Ada juga yang menggunakan teknik yang tidak merusak seperti penggunakan MRI dan NMR pada buah tomat (Musse et al. 2009), spektroskopi NIR pada jeruk (Liu et al. 2010), fluoresence pada tomat (Lai et al. 2007) dan masih banyak lagi teknik lain yang tentunya memiliki kelemahan terutama dalam hal pembiayaan yaitu bersifat mahal. Dalam menanggulangi masalah ini perlu dilakukan suatu penelitian mengenai teknik tertentu yang dapat dimanfaatkan untuk menentukan mutu buah-buahan secara tidak merusak (Kawano 1993; Rejo 2002) dan relatif murah. Salah satu metode non destruktif yang mempunyai pembiayaan relatif murah dan berpotensi untuk menentukan mutu buah adalah dengan pemanfaatan sinyal listrik (Zara et al. 2003; Figura dan Teixeira 2007; Karásková et al. 2011 ). Pengukuran listrik memberikan peluang teknik yang sederhana, biaya rendah, dan pengujian kualitas produk yang cepat seperti penetuan kelembaban dan kandungan garam pada ikan asap (Karásková et al. 2011), soluble solids content pada apel (Guo et al. 2011), atau dalam penentuan kerusakan dan penurunan kualitas pada apel (Euring et al. 2011). Selain itu, sifat listrik dari buah yang penting dalam aspek kognitif, terutama untuk mengetahui respon dari buah-buahan terhadap medan listrik dengan frekuensi yang bervariasi (Bauchot et al.

2000; Bean et al. 1960).

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan teknik evaluasi nondestruktif berbasis spektroskopi impedansi listrik untuk pemutuan buah Jeruk Keprok Garut. Secara spesifik tujuannya diperinci sebagai berikut:

1. Mengkaji teknik spektroskopi impedansi dan peluang penerapannya dalam produk-produk pertanian secara tidak merusak.

2. Mengkaji perubahan parameter fisiko kimia Jeruk Keprok Garut selama penuaan atau pematangan sebagai pertimbangan dalam kajian kualitas buah.

3. Mengkaji pemodelan rangkaian listrik sebagai langkah awal teknik nondestruktif yang didasarkan pada sifat resistif dan kapasitif buah Jeruk Keprok Garut.

4. Mengkaji interaksi arus Listrik AC lemah dengan buah Jeruk Keprok Garut secara nondestruktif.

5. Mengkaji spektrum diskrit dari parameter kelistrikan yang terkait dengan spektroskopi impedansi pada buah Jeruk Keprok Garut selama buah dalam tahap penuaan atau pematangan.

6. Mengkaji potensi dan peluang penggunaan parameter kelistrikan dari teknik spektroskopi impedansi sebagai penentu kualitas buah Jeruk Keprok Garut secara tidak merusak melalui korelasi dengan parameter fisiko kimianya.

7. Mengkaji pengkelasan atau grading buah berdasarkan sifat kelistrikan.

Manfaat Penelitian

Secara umum, penelitian ini sangat bermanfaat dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, yaitu :

1. Terciptanya teknologi pengukuran yang tidak merusak berbasis sifat listrik buah jeruk yang baru dan relatif murah.

2. Memberikan informasi sifat listrik dari buah Jeruk Keprok Garut yang terkait kualitasnya.

3. Selain itu penelitian ini akan dapat mengangkat potensi daerah Garut sebagai penghasil jeruk keprok berkualitas.

Hipotesa

Hipotesa yang diajukan dalam penelitian ini adalah:

1. Jeruk Keprok Garut tidak hanya memiliki sifat resistif saja tetapi menunjukan fenomena kapasitif yang dicirikan dengan banyaknya struktur selaput pembungkus atau kantung yang ada pada buah akan berperan sebagai membran dalam mekanisme transpor muatan listrik.

2. Kemampuan arus yang melewati buah Jeruk Keprok Garut sangat dipengaruhi oleh frekuensi sinyal yang menandakan adanya efek perubahan ataupun pergeseran ionik pada buah Jeruk Keprok Garut.

3. Pemodelan rangkaian listrik yang terbentuk atas komponen – komponen kapasitor dan resistor dapat dijadikan suatu pertimbangan dalam menjelaskan fenomena kelistrikan Jeruk Keprok Garut.

4. Parameter-parameter kelistrikan mempunyai hubungan dengan mutu buah Jeruk Keprok Garut.

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian yang dikerjakan adalah sebagai berikut:

1. Kajian teknik spektroskopi impedansi dan penerapannya untuk buah Jeruk Keprok Garut secara tidak merusak.

2. Kajian fisiko-kimia Jeruk Keprok Garut selama penuaan atau pematangan sebagai pertimbangan dalam kajian kualitas buah.

5

3. Kajian spektrum diskrit dari parameter kelistrikan yang terkait dengan spektroskopi impedansi pada buah Jeruk Keprok Garut selama buah dalam tahap penuaan atau pematangan.

4. Kajian pemodelan rangkaian listrik sebagai suatu langkah pendekatan untuk penjelasan fenomena kelistrikan dalam buah Jeruk Keprok Garut secara nondestruktif.

5. Kajian potensi dan peluang penggunaan parameter kelistrikan dari teknik spektroskopi impedansi sebagai penentu kualitas buah Jeruk Keprok Garut secara tidak merusak melalui korelasi dengan parameter fisiko kimianya.

Kabaruan Topik Penelitian

Adapun kebaruan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sifat- sifat kelistrikan buah Jeruk Keprok Garut selama kematangan. 2. Terbentuknya model rangkaian listrik baru hasil modifikasi atau

pengembangan dari beberapa peneliti terdahulu yang dapat mewakili sifat kelistrikan buah Jeruk Keprok Garut.

3. Pembentukan formula pendugaan kualitas buah Jeruk Keprok Garut secara tidak merusak dengan teknik spektroskopi impedansi listrik.

4. Metode pengkelasan mutu Jeruk Keprok Garut berdasarkan parameter kelistrikan.

Keterkaitan Antar Bab

Sistematika penyusunan disertasi ini terdiri atas beberapa bab yang saling terkait satu sama lainnya. Susunan pertama diawali dengan bab 1 yang menjelaskan tentang latar belakang, perumusan masalah, dan tujuan secara umum dari keseluruhan penelitian. Selain itu bab ini dilengkapi dengan pula dengan hipotesa, manfaat dan ruang lingkup penelitian. Pada penelitian disertasi ini juga diharuskan akan adanya unsur kebaruan penelitian. Kebaruan ini juga dicantumkan pada bagian bab 1 ini.

Pada setiap penulisan ilmiah tentunya tidak akan lepas dari studi literatur yang terkait dengan topik penelitian. Studi literatur ini dicantumkan dalam bab 2. Pada tahapan berikutnya dilakukan proses pembentukan dan pengembangan model rangkaian listrik yang bisa mendekati hasil eksperimen. Pembentukan model dan penjelasan fenomena yang terkait ini diletakan pada bab 3. Tahapan hasil eksperimen pengukuran spektrum impedansi listrik untuk beberapa buah pada beberapa tingkat kematangan diiletakan pada bab 4. Bab 4 ini akan mendukung dan menjadi bukti kecocokan dari pemodelan pada bab 3.

Pada tahapan berikutnya dilakukan tinjauan keterkaitan parameter kelistrikan dengan parameter kematangan atau kualitas buah Jeruk Keprok Garut yang dicirikan dengan parameter fisikokimianya. Bagian ini diletakan pada bab 5. Setelah adanya korelasi yang bisa dijadikan acuan dalam kualitas buah jeruk, maka dilanjutkan dengan pengujian penerimaan konsumen dalam hal ini dilakukan uji organoleptik. Dari uji organoleptik ini dilakukan proses grading atau pengelompokan buah jeruk. Bagian ini diletakan pada bab 6. Tahap akhir adalah

pembahasan umum pada bab 7 dan bab 8 sebagai kesimpulan umum dan saran. Secara sederhana keterkaitan antara bab ini digambarkan pada Gambar 1.1.

Gambar 1.1 Diagram alir keterkaitan antar bab pada penelitian dan penyusunan laporan disertasi

Bab 1

Pendahuluan Umum

Bab 2 Tinjauan Pustaka

Bab 3

Pemodelan Rangkaian Listrik Berdasarkan Resistor dan Kapasitor

Bab 4 Kajian Spektrum

Impedansi Hasil Eksperimen pada Jeruk

Keprok Garut

Curve Fitting

Bab 5 Kajian Pendugaan Kualitas Buah Jeruk Keprok Garut Terkait Parameter Kelistrikan

Model Baru

Persamaan Korelasi (beberapa frekuensi)

Sifat Spektrum Impedansi Listrik Jeruk Keprok Garut

Bab 6

Kajian Uji Organoleptik dan Grading Buah Jeruk Keprok

Garut Terkait Parameter Kelistrikan

Bab 7

Pemahasan Umum

Bab 8

Kesimpulan Umum dan Saran Ekperimen Pengukuran

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Tanaman Jeruk

Tanaman jeruk adalah tanaman buah tahunan yang berasal dari Asia. Cina dipercaya sebagai tempat pertama kali jeruk tumbuh. Sejak ratusan tahun yang lalu, jeruk sudah tumbuh di Indonesia baik secara alami atau dibudidayakan. Tanaman jeruk yang ada di Indonesia adalah peninggalan Belanda yang mendatangkan jeruk manis dan keprok dari Amerika dan Itali (AAK 1994). Jenis jeruk lokal yang dibudidayakan di Indonesia adalah Jeruk Keprok (Citrus reticulata/nobilis L.), Jeruk Siem (C. microcarpa L. dan C.sinensis. L) yang terdiri atas Siem Pontianak, Siem Garut, Siem Lumajang, Jeruk Manis (C. auranticum L. dan C.sinensis L.), Jeruk Sitrun/Lemon (C. medica), Jeruk Besar (C.maxima Herr.), Jeruk Nipis (C. aurantifolia), Jeruk Purut (C. hystrix) dan Jeruk Sambal (C. hystix ABC). Jeruk varietas introduksi yang banyak ditanam adalah varitas Lemon dan Grapefruit. Sedangkan varitas lokal adalah Jeruk Siem, Jeruk Baby, Keprok Medan, Bali, Nipis dan Purut. Sentra jeruk di Indonesia tersebar meliputi: Garut -Jawa Barat, Tawangmangu-Jawa Tengah, Batu -Jawa Timur, Tejakula-Bali, Selayar-Sulawesi Selatan, Pontianak-Kalimantan Barat dan Medan - Sumatera Utara. (Kantor Deputi Menegristek Bidang Pendayagunaan dan Pemasyarakatan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi 2000).

Klasifikasi botani jeruk keprok adalah sebagai berikut (Van Steenis 1975): Divisi : Spermatophyta

Subdivisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Bangsa : Geraniales

Suku : Rutaceae

Marga : Citrus

Jenis : Citrus nobilis Lour

Semua jenis jeruk tidak suka tempat yang terlindung dari sinar matahari. Jeruk memerlukan 5-6, 6-7 atau 9 bulan basah (musim hujan). Bulan basah ini diperlukan untuk perkembangan bunga dan buah agar tanahnya tetap lembab. Di Indonesia tanaman ini sangat memerlukan air yang cukup terutama di bulan Juli-Agustus. Temperatur optimal antara 20-30 C namun ada yang masih dapat tumbuh normal pada 38 C. Jeruk Keprok memerlukan temperatur optimal pada 20 C. Kecepatan angin yang lebih dari 40-48% akan merontokkan bunga dan buah sehingga dibutuhkan tanaman penahan angin. Kelembaban optimum untuk pertumbuhan tanaman ini sekitar 70-80% (Kantor Deputi Menegristek Bidang Pendayagunaan dan Pemasyarakatan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi 2000).

Tumbuhan Jeruk Keprok merupakan jenis pohon dengan tinggi 2-8 meter. Tangkai daun bersayap sangat sempit sampai boleh dikatakan tidak bersayap, panjang 0.5-1.5 cm. Helaian daun berbentuk bulat telur memanjang, elliptis atau berbentuk lanset dengan ujung tumpul, melekuk ke dalam sedikit, tepinya bergerigi beringgit sangat lemah dengan panjang 3.5-8 cm. Bunganya mempunyai diameter 1.5-2.5 cm, berkelamin dua daun mahkotanya putih. Buahnya berbentuk bola tertekan dengan panjang 5-8 cm, tebal kulitnya 0.2-0.3 cm, dan daging

buahnya berwarna jingga. Rantingnya tidak berduri dan tangkai daunnya selebar 1-1.5 mm (Van Steenis 1975).

Tinggi tempat dimana jeruk dapat dibudidayakan bervariasi dari dataran rendah sampai tinggi tergantung pada spesies: Jenis Keprok Madura, Keprok Tejakula: 1–900 m dpl. ; Jenis Keprok Batu 55, Keprok Garut: 700-1.200 m dpl. ; Jenis Manis Punten, Waturejo, WNO, VLO: 300–800 m dpl. ; Jenis Siem: 1–700 m dpl. ; Jenis Besar Nambangan-Madiun, Bali, Gulung: 1–700 m dpl. ; Jenis Jepun Kasturi, Kumkuat: 1-1.000 m dpl. ;Jenis Purut: 1–400 m dpl.

Tabel 2.1 Kandungan vitamin dan zat mineral lainnya setiap 100 gram buah jeruk

Kandungan Kadar

Jenis Jeruk

Keprok Manis Nipis Grape Fruit Vitamin A (I.U.) 400.0 200.0 - - Vitamin B (I.U.) 60.0 60.0 60.0 60.0 Vitamin C (I.U.) 60.0 30.0 40.0 50.0 Protein (gram) 0.5 0.5 0.5 0.5

Lemak (gram) 0.1 0.1 - -

Hidrat arang (gram) 8.0 10.0 3.0 4.0

Besi (mgr) - 0.3 0.1 0.1

Kapur (mgr) 40.0 40.0 10.0 20.0 Phosphor (mgr) 20.0 20.0 10.0 20.

Sumber :AAK 1994

Tabel 2.2 Volume impor buah-buahan pada tahun 2007-2011 di Indonesia

Komoditas Volume Impor (ton)

2007 2008 2009 2010 2011

Jeruk 119 740 143 770 216 785 203 916 231 542

Apel 146 655 141 239 155 277 199 484 214 245

Pir 94 558 86 755 90 390 111 276 133 592

Anggur 29 136 28 156 37 745 44 087 59 162

Durian 23 149 24 679 28 935 24 368 27 149

Pisang 25 56 328 2 779 1 631

Mangga 1 088 969 821 1 129 989

Semangka 921 390 761 1 036 832

Strawberi 639 833 567 452 564

Melon 111 100 632 364 348

Pepaya 57 163 300 580 299

Nanas 345 2 014 198 219 267

Nangka 5 - 18 35 66

Rambutan 87 - 33 23 27

Manggis 14 2 10 13 20

Langsat 9 0 284 146 5

Belimbing 1 1 4 4 1

Lainnya 86 585 72 944 107 576 102 791 161 339

9

Jika ditinjau dari segi hama dan penyakit buah jeruk maka ada beberapa fenomena yang terjadi. Diantaranya adalah tungau, penggerek buah, kutu domplotan, lalat buah, kutu sisik, kudis, busuk buah, gugur buah prematur dan kanker. Tungau (Tenuipalsus sp. , Eriophyes sheldoni Tetranychus sp) menyerang bagian tangkai, daun dan buah. Sehingga muncul bercak keperakperakan atau coklat pada buah dan bercak kuning atau coklat pada daun. Penggerek buah (Citripestis sagittiferella.) dapat menimbulkan lubang yang mengeluarkan getah. Kutu dompolon (Planococcus citri.) menyerang bagian tangkai buah sehingga berkas berwarna kuning, mengering dan buah gugur. Lalat buah (Dacus sp.) menyerang bagian buah yang hampir masak. Terlihat gejala adanya lubang kecil di bagian tengah, buah gugur, belatung kecil di bagian dalam buah.

Kutu sisik (Lepidosaphes beckii Unaspis citri.) dapat menyerang bagian daun, buah dan tangkai. Daun berwarna kuning, bercak khlorotis dan gugur daun. Busuk buah disebabkan oleh Penicillium spp. Phytophtora citriphora, Botryodiplodia theobromae. Indikasi yang terlihat adalah: terdapat tepung-tepung padat berwarna hijau kebiruan pada permukaan kulit. Kanker disebabkan oleh bakteri Xanthomonas campestris Cv. Citri. Bagian yang diserang adalah daun, tangkai, dan buah. Kanker dicirikan dengan adanya bercak kecil berwarna hijau-gelap atau kuning di sepanjang tepi, luka membesar dan tampak seperti gabus pecah dengan diameter 3-5 mm.

Tabel 2.3 Volume ekspor buah-buahan pada tahun 2007-2011 di Indonesia Komoditas

Volume Ekspor (ton)

2007 2008 2009 2010 2011

Manggis 9 093 9 466 11 319 11 388 12 603

Pisang 2 378 1 970 701 14 1 735

Mangga 1 198 1 908 1 616 999 1 485

Jeruk 1 109 1 402 1 108 1 339 1 005

Anggur 520 103 97 148 555

Rambutan 396 725 666 533 496

Pepaya 37 0 143 111 468

Melon 52 39 148 229 256

Semangka 370 1 144 483 42 169

Apel 130 171 143 86 112

Strawberi 582 211 403 374 82

Nangka 2 2 16 28 4

Belimbing 0 0 0 0 0

Pir 19 1 1 - 0

Durian 2 33 21 25 -

Langsat - 45 43 - -

Buah Lainnya 31 629 36 961 28 115 22 019 14 818

Dalam tiap - tiap 100 gram buah jeruk mengandung vitamin dan zat mineral seperti Tabel 2.1. Vitamin-vitamin dan zat-zat mineral di atas berguna sebagai pencegah kekurangan vitamin C, begitu pula dapat menyembuhkan penyakit influenza dan banyak khasiat lainnya (Simarmata 2010).

Kondisi Indonesia dewasa ini sangat memprihatinkan dalam hal pemenuhan akan buah jeruk dalam negeri. Hampir semua buah jeruk didominsi oleh produk luar negeri. Indonesia termasuk negara pengimpor buah jeruk yang tinggi. Bahkan mengalami peningkatan yang besar hampir 20% per tahun. Sementara ekspor buah jeruk tidak mengalami peningkatan. Hal ini dilaporkan oleh Badan Pusat Statistik sejak tahun 2007 sampai 2011 seperti Tabel 2.2 dan 2.3.

Jeruk Keprok Garut

Jeruk keprok merupakan komoditi buah-buahan yang sejak lama tumbuh subur di Kabupaten Garut. Penampilan jeruk ini dapat dilihat seperti pada Gambar 2.1. Berbagai varietas jeruk juga dapat ditemui seperti Jeruk Keprok Garut, Siem, Licin, dan Konde. Tahun 1986 Jeruk Garut mengalami penurunan populasi akibat adanya letusan Gunung Galunggung dan serangan CVPD. Berbagai upaya telah dilakukan sejak tahun 1992 baik berupa rehabilitasi tanaman sakit, maupun pembibitan bebas CVPD, sehingga pertanaman jeruk sampai tahun 2004 menghasilkan produksi sebesar 67 601 ton. Tahun 1996 Jeruk Garut telah diakui merupakan tanaman khas Garut, hal ini tertuang dalam SK Mentan, No.760/Kpts/TP.240/6/99 Tentang Pelepasan Jeruk Keprok Garut sebagai Varitas Unggulan. Saat ini, Kabupaten Garut telah memiliki Balai Benih Hortikultura (Blok Penggandaan Mata Tempel). BBH ini pada dasarnya tetap mengedepankan komoditi Jeruk sebagai komoditi andalan disamping buah-buahan spesifik lainnya dan tanaman hias. Daerah sentra yang dikenal sebagai produsen Jeruk Garut diperlihatkan pada Tabel 2.4. (Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Garut 2009)

Tabel 2.4 Daerah sentra produsen Jeruk Keprok Garut di Kabupaten Garut

Kecamatan Jumlah Tanaman

(pohon)

Jumlah tanaman

menghasilkan (pohon) Produksi (ton)

Samarang 55 047 48 997 2 454

Pasirwangi 60 927 30 000 1 559

Wanaraja 1 620 600 30

Karangpawitan 34 457 17 850 955

Bayongbong 11 917 - -

Cisurupan 46 890 14 650 713

Cilawu 12 800 6 050 291

Cibalong 15 040 3 724 175

11

Tabel 2.5 Banyaknya tanaman buah-buahan yang menghasilkan di Kabupaten

Garut pada tahun 2007 ( pohon )

Kecamatan Jeruk Siam/Keprok Mangga Nangka Nenas

Cilawu 4 500 12 300 2 053 13 100

Bayombong 17 057 6 448 4 694 -

Karangpawitan 43 652 6 590 160 -

Wanaraja 4 320 1 157 210 -

Cibalong 15 147 35 120 257 717

Cisurupan 48 591 3 900 3 040 -

Wanaraja 4 320 1 157 210 -

Pasirwangi 57 673 1 637 510 946

Sumber: Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Garut 2009

Tabel 2.6 Banyaknya populasi tanaman jeruk di Kabupaten Garut ( pohon ) Tahun Populasi Tan. Jeruk (ph) Tahun Populasi Tan. Jeruk (ph)

1990 103 273 1999 476 417

1991 86 430 2000 390 858

1992 68 786 2001 228 589

1993 140 584 2002 246 952

1994 159 314 2003 252 718

1995 242 903 2004 349 461

1996 383 865 2005 381 850

1997 454 485 2006 384 599

1998 531 184

Sumber: Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Garut 2009

Gambar 2.1 Jeruk Keprok Garut utuh dan bagian-bagian jeruk (Tetra 2004)

Tanaman jeruk di Kabupaten Garut pada umumnya belum diperkebunkan dalam skala yang luas, berkisar antara 100 s/d 2000 pohon/petani, dengan rata-rata pemilikan 300 s/d 500 pohon. Kondisinya berpencar-pencar, terutama di wilayah kecamatan sentra produksi, yaitu Kecamatan Pasirwangi, Samarang, Bayongbong, Cigedug, Cisurupan, Wanaraja, Leles, Karangpawitan, Tarogong, Banyuresmi, Cilawu. Jumlah populasi tanaman yang ada pada tahun 2004 tercatat 349 461 pohon. Jumlah populasi terbesar terdapat di Kecamatan Samarang (49.597 ph), Pasirwangi (69 679 ph), Cisurupan (44 090 ph) dan Sukaresmi

(26.810 ph) Produktivitas rata-rata baru mencapai 48.05 kg/ph/thn, dengan jumlah tanaman menghasilkan 140 808 pohon, dan tanaman belum menghasilkan (umur < 3 tahun) 208 653 pohon. Jumlah produksi tahun 2004 tercatat 67 601 kwintal (Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Kabupaten Garut 2009). Berdasarkan Badan Pusat Statistik dan Dinas Tanaman Pangan dan Hortikultura Garut, perkembangan populasi tanaman jeruk pada tahun 2007 terlihat pada Tabel 2.5 dan 2.6. Selain itu pemerintah Garut sudah menargetkan satu juta pohon pada tahun 2011 dan swasembada jeruk pada tahun 2016.

Fisiologi Pascapanen Buah Jeruk Keprok

Kehidupan buah meliputi 3 tahap fisiologi utama yaitu pertumbuhan sel (growth), pendewasaan (maturation) dan penuaan (senescence). Setelah proses pembelahan sel pada cikal bakal buah kemudian akan dilanjutkan dengan pembesaran ukuran dan pengembangan sel sampai mencapai volume dan ukuran maksimal (Wills et al. 1989). Tahap pertumbuhan dan pendewasaan adalah tahap perkembangan sel. Sementara pematangan merupakan akhir darui pendewasaan dan awal penuaan. Pada tahap penuaan terjadi perubahan sifat-sifat fisik dan kimia buah sampai akhirnya buah mengalami pembusukan atau kematian. Tahap akhir kematangan sampai senescence berlanjut ketika buah lepas. Namun jeruk merupakan buah yang memiliki tipe pola respirasi nonklimakterik yaitu pada saat mendekati tahap senescence tidak menunjukan adanya perubahan laju produksi CO2 dan etilen yang besar.

Etilen adalah hormon yang mengatur penuaan dan pemasakan yang aktif dalam jumlah kecil (<0.1 ppm). Tingkat respirasi buah jeruk rendah, yaitu pada kisaran 5oC mempunyai kecepatan 5-10 mg CO2/kg jam dan kecepatan produksi etilen yang sangat rendah yaitu kurang dari 0.1µ l C2H4/kg jam pada kisaran suhu 20oC (Margeyst 1999; Kader 1992; Ladaniya 2008). Respirasi buah jeruk dipengaruhi oleh temperatur, kelembaban, pergerakan udara, gas atmosfir dan praktek penaganan buah (Ladaniya 2008). Pada kelembaban rendah, kecepatan respirasi jeruk lebih rendah daripada pada kelemaban tinggi. Peningkatan temperatur akan meningkatakan laju respirasi.

Proses pematangan buah menyebabkan adanya perubahan fisik dan kimia pada buah. Perubahan-perubahan tersebut dapat menentukan kualitas buah. Ketika mendekati proses akhir hidupnya, buah jeruk akan mengalami penurunan mutu. Hal ini dapat dilihat dari penampilan kulit buah yang keriput atau munculnya kebusukan (Wills et al. 1989).

Perubahan fisiologi yang terjadi pada komoditi panenan meliputi perubahan kimia yang akhirnya juga mempengaruhi terjadinya perubahan fisik. Beberapa peristiwa dan perubahan yang mungkin terjadi selama pemasakan buah berdaging adalah pematangan biji, perubahan warna, perubahan laju respirasi, perubahan laju produksi etilen, perubahan permeabilitas jaringan, perubahan senyawa pektin (pelunakan), perubahan komposisi karbohidrat, perubahan asam organik, produksi senyawa volatil. Perubahan kimia yang terjadi meliputi perubahan kandungan karbohidrat, etilen, asam, lipida, protein dan zat warna. Sedangkan perubahan fisik meliputi perubahan warna, tekstur, dan perubahan citarasa (Santoso 2005).

Perubahan warna kulit dapat dijadikan tanda untuk tingkat kematangan buah jeruk. Perubahan warna jeruk keprok yang terjadi selama kematangan hanya

13

sedikit warna hijau. Pengujian rasa untuk mengetahui kematangan buah tipe ini paling baik dilakukan (Pantastico et al. 1993). Pada saat pematangan, pecahan pektin dan polisakarida lainnya menyebabkan buah menjadi lunak sehingga lebih sensitif terhadap gangguan mekanik. Pematangan akan menyebakan peningkatan kadar gula sederhan, penurunan kadar asam organik dan senyawa fenolik, serta peningkatan produksi zat-zat volatil untuk memberikan bau yang khas pada buah (Muchtadi dan Sugiyono 1992).

Mutu dan Standar Buah Jeruk Keprok

Jeruk keprok termasuk digolongkan dalam empat ukuran yaitu kelas A. B. C dan D. berdasarkan berat tiap buah. yang masing-masing digolongkan dalam dua jenis mutu. yaitu Mutu I dan Mutu II (SNI 1992). Kelas A: diameter ≥ 7.1 cm atau

≥ 151 gram/buah. Kelas B: diameter 6.1–7.0 cm atau 101–150 gram/buah. Kelas C: diameter 5.1–6.0 cm atau 51–100 gram/buah. Kelas D: diameter 4.0–5.0 cm atau 50 gram/buah. Adapun syarat mutu buah jeruk keprok berdasarkan Kementrian Perdagangan adalah seperti pada Tabel 2.7.

Tabel 2.7 Standar jeruk keprok Kementrian Perdagangan (Tim PS 2003)

Kriteria Mutu 1 Mutu 2

 Keasamaan varietas: Seragam Seragam

 Tingkat ketuaan Tua. tidak terlalu matang Tua. tidak terlalu matang

 Kekerasan Keras Cukup keras

 Ukuran Seragam Kurang seragam

 Kerusakan% 5 10

 Kotoran Bebas Bebas

 Busuk % 1 2

Keasamaan sifat varietas, ketuaan, kekerasan dan kotoran dilakukan dengan cara uji organoleptik. Sementara parameter lain dilakukan pengukuran sesuai standar uji seperti ukuran cara uji SP-SMP-309-1981. Kerusakan. % (jml/jml): cara uji SP-SMP-310-1981 dan Busuk % (jml/jml): cara uji SP-SMP-311-1981. Berdasarkan SNI 3165 tahun 2009, buah jeruk keprok memiliki total padatan terlarut minimum 8 % Brix. Derajat Brix menggambarkan nilai rata-rata kemanisan dari keseluruhan bagian daging buah. Warna buah harus menunjukkan ciri varietas dan atau tipe komersial serta lokasi tanam. Perlakuan pengkuningan kulit buah (degreening) tidak diperbolehkan.

Kelas super merupakan jeruk keprok bermutu paling baik (super) yaitu mencerminkan ciri varietas/tipe komersial, bebas dari kerusakan kecuali kerusakan sangat kecil. Kelas A merupakan jeruk keprok bermutu baik yaitu mencerminkan ciri varietas/tipe komersial, dengan kerusakan kecil yang diperbolehkan sebagai berikut: sedikit penyimpangan pada bentuk, sedikit penyimpangan pada warna kulit, sedikit penyimpangan pada kulit terkait dengan pembentukan buah, sedikit bekas luka/cacat pada kulit akibat mekanis. Total area yang mengalami penyimpangan dan cacat maksimum 10 % total luas permukaan buah dan penyimpangan tersebut tidak boleh mempengaruhi mutu daging buah. Kelas B merupakan jeruk keprok bermutu baik yaitu mencerminkan ciri varietas/tipe komersial, dengan kerusakan kecil yang diperbolehkan sebagai berikut: sedikit penyimpangan pada bentuk, sedikit penyimpangan pada warna

kulit, sedikit penyimpangan pada kulit terkait dengan pembentukan buah, sedikit bekas luka/cacat pada kulit akibat mekanis. Total area yang mengalami penyimpangan dan cacat maksimum 15 % dari total luas permukaan buah dan penyimpangan tersebut tidak boleh mempengaruhi mutu daging buah.

Spektroskopi Listrik Bahan

Tinjauan kualitas buah harus ditinjau dari karakterisasi dan pengujian sifat dasar dari bahan penyusunnya. Spektroskopi listrik merupakan tinjauan spektrum (frekuensi) dari besaran – besaran listrik yang terkait dengan bahan. Hal ini terkait dengan frekuensi sinyal eksternal yang diberikan pada bahan dan kemampuan tanggapan dari bahan terhadap kondisi tersebut.

Dua garis besar sifat listrik yang utama adalah sifat konduktif yang biasanya direpresentasikan dengan nilai konduktivitas atau impedansinya. Nilai konduktivitas berkorelasi dengan mobilitas ion atau elektron dalam bahan ketika diberikan energi dari luar bahan seperti perbedaan potensial listrik. Sifat utama lainnya adalah sifat kapasitif atau sifat dielektrik bahan. Sifat ini menandakan suatu tingkat kemampuan polaritas dari molekul dalam bahan ketika diberikan beda potensial dari luar. Sifat konduktivitas maupun kapasitif bahan bisa dipengaruhi oleh kondisi eksternal maupun internal dari bahan. Faktor eksternalnya antara lain beda potensial, arus listrik, frekuensinya dan suhu. Sementara faktor internal antara lain polaritas bahan, jenis kandungan bahan, dan energi ikatan molekuler. Karakteristik listrik pada bahan bisa dianalisa dengan pendekatan rangkaian elektronik antara resistor dan kapasitor secara parallel (Choi

et al. 2001).

Kapasitansi Listrik dan Bahan Dielektrik

Kapasitansi listrik dari bahan dipengaruhi oleh permitivitas atau sifat dielktriknya. Hal tersebut merupakan konsekuensi dari kemampuan polaritas bahan. Dalam aplikasinya, pengukuran nilai kapasitansi bisa dikorelasikan dengan pengukuran kadar air bahan, kelembaban (Figura dan Teixeira 2007). Permitivitas atau sifat dielektrik () digambarkan sebagai permitivitas relatif kompleks yang merupakan pembagi antar permitivitas absolut dengan permitivitas ruang hampa. Karena permitivitas merupakan suatu bilangan kompleks maka dinyatakan dalam dua bagian yaitu real dan imaziner (Sitkei 1986). Jika sumber tegangan merupakan sinyal bolak-balik dengan frekuensi f maka permitivitas dapat diturunkan dari vektor dielectric displacements (D) dan vektor medan listrik (E) sebagai berikut:

E

D (2.1a)

" '

*  

  j (2.1b)

Dengan j merupakan bilangan imajiner, * merupakan konstanta dielektrik relatif kompleks (' dan ").

15

(a) (b) (c)

Gambar 2.2 Skema kapasitor keping sejajar(a), kondisi penyisipan sebagian bahan(b), dan model rangkaian kapasitornya(c)

Kapasitansi listrik juga merupakan ukuran dari kapasitas penyimpanan muatan untuk suatu perbedaan potensial tertentu (Tipler 1991). Kapasitor sendiri merupakan suatu komponen elektronika yang terdiri dari dua buah keping penghantar terisolasi yang disekat satu sama lain dengan suatu bahan dielektrik. Keberadaan bahan dielektrik akan menyebabkan lemahnya medan listrik diantara keping kapasitor sehingga kapasitansinya naik. Lemahnya medan listrik antar keping kapasitor dikarenakan hadirnya medan listrik internal dari molekul-molekul dalam bahan dielektrik yang akan menghasilkan medan listrik tambahan yang arahnya berlawanan dengan medan listrik luar. Banyaknya muatan (Q) yang tersimpan pada kapasitor (C) sebanding dengan tegangan (V) yang diberikan oleh sumber dan dinyatakan dengan persamaan Q = CV.

Nilai kapasitansi bergantung pada faktor geometri dan sifat bahan dielektrik. Faktor geometri yang menentukan adalah luas penampang keping dan jarak antar keping. Sedangkan sifat bahan dielektrik ditentukan oleh nilai konstanta dielektriknya dan frekuensi sinyal. Suatu kapasitor keping sejajar yang diberikan tegangan sebesar Vs diperlihatkan pada Gambar 2.2a. Besarnya nilai kapasitansi kapasitor keping sejajar dinyatakan pada persamaan:

d A f f

C( )( ) (2.2)

Dimana A : luas penampang keping sejajar (m2)



 : permitivitas ruang hampa (8.85 x 10-12 F/m) d : jarak pisah antar keping sejajar (m)

Pada ruang hampa kapasitansi dinyatakan sebagai berikut

d A

C_  (2.2a)

Sedangkan jika diantara dua keping terdapat bahan dielektrik persamaannya adalah

d A

C (2.2b)

dengan ε adalah permitivitas bahan dielektrik (F/m) (Tipler 1991).

Contoh Ilustrasi aplikasi pengukuran dan pemodelan kapasitansi adalah pada bahan yang disisipkan pada kapasitor tersebut pada Gambar 2.2 bagian b dan c (Figura dan Teixeira 2007). Besarnya pengisian bahan pada plat kapasitor bisa

+ -- d

Vs d

h a a

Lampiran 36 Output Program SPSS 20 untuk uji t bagi data prediksi TPT per konsentrasi ion hidrogen

Lampiran 37 Output perhitungan untuk uji t bagi data prediksi TPT per konsentrasi ion hidrogen

Lampiran 38 Profil daerah perkebunan Jeruk Keprok Garut di wilayah Kabupaten Garut : Leuwigoong (a) dan Samarang-Cioyod (b)

(a)

Lampiran 39 Proses saat pemetikan (a) dan pengambilan sampel buah Jeruk Keprok Garut di perkebunan Leuwigoong-Garut (b)

Penulis dilahirkan pada tanggal 20 Oktober 1977 di Garut dari ayah Tamimi dan ibu Aisah. Penulis adalah putra bungsu dari 8 bersaudara. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Fisika FMIPA IPB, lulus pada tahun 2000. Pada tahun 2002 penulis diterima di Program Studi Ilmu Keteknikan pada Program Pascasarjana IPB dan menamatkannya pada tahun 2005. Kesempatan untuk melanjutkan ke program doktoral pada program studi dan perguruan tinggi yang sama diperoleh pada tahun 2009. Selama menempuh program doktoral, penulis memperoleh bantuan dukungan dana beasiswa dari BPPS DIKTI. Penulis bekerja sebagai staf pengajar Departemen Fisika FMIPA IPB di Bagian Biofisika mulai tahun 2000.

Selama mengikuti program S-3, penulis telah mempresentasikan sebagian hasil penelitian atau disertasi pada beberapa jurnal ilmiah dan seminar sebagai berikut:

1. Seminar Nasional Sains IV di IPB bogor sebagai pemakalah oral dengan judul “ Spektroskopi impedansi listrik buah Jeruk Keprok Garut dan sifat fisiko kimia”. Pada seminar ini penulis tidak memuatkan tulisan makalah tersebut dalam prosedingnya.

2. Jurnal nasional, pada bulan Desember 2011 telah dimuat dalam Jurnal Biofisika volume 7 nomor 1 dengan judul “ Pendekatan model Zhang dan Hayden dalam kajian listrik buah Jeruk Keprok Garut”.

3. Jurnal nasional, pada bulan Maret 2012 telah dimuat dalam Jurnal Teknologi Pertanian Andalas voluem 16, nomor 1 dengan judul” Kajian kapasitansi listrik buah Jeruk Keprok Garut dan sifat fisiko kimianya”. 4. Jurnal internasional, pada bulan Agustus 2012 telah dimuat dalam

International Journal of Engineering & Technology IJET-IJENS volume 12 nomor 4, dengan judul “ Electrical behavior of Garut citrus fruits during ripening: changes in resistance and capacitance models of internal fruits”. 5. Jurnal internasional, pada bulan November 2012 telah dimuat dalam

International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering volume 2 issue 11, dengan judul “ The prospect of electrical impedance spectroscopy as non-destructive evaluation of citrus fruits acidity”.

6. Jurnal internasional, sedang dalam proses menunggu proof reading pada jurnal internasional terindeks SCOPUS, yaitu International Journal of Food Properties - Manuscript ID LJFP-2012-0253 dengan judul “Electrical Properties of Garut Citrus Fruits at Low Alternating Current Signal and Its Correlation with Physicochemical Properties During Maturation”. Karya ilmiah ini sudah dalam kondisi “Accepted” pada tanggal 18 agustus 2012 dan “Archiving completed”pada tanggal 16 januari 2013.