Development of Detection System Maturity of Fresh Fruit Bunches (FFB) Palm Oil Based on Visible Spectrum

i

PENGEMBANGAN SISTEM DETEKSI KEMATANGAN
TANDAN BUAH SEGAR (TBS) KELAPA SAWIT
BERBASIS SPEKTRUM CAHAYA TAMPAK

AHMAD THORIQ

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

53

ii

iii

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Pengembangan Sistem
Deteksi Kematangan Tandan Buah Segar (TBS) Kelapa Sawit Berbasis Spektrum
Cahaya Tampak adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing
dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun.
Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun
tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan
dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2013

Ahmad Thoriq
NIM F151100011

ii

iii

RINGKASAN

AHMAD THORIQ. Pengembangan Sistem Deteksi Kematangan Tandan Buah
Segar (TBS) Kelapa Sawit Berbasis Spektrum Cahaya Tampak. Dibimbing oleh
SAM HERODIAN dan AGUS SUTEJO.
Kelapa sawit kini menjadi komoditas primadona di Indonesia, terlihat dari
pertumbuhan luas areal yang cukup signifikan. Sejak tahun 2005, Indonesia
menyusul Malaysia sebagai eksportir minyak kelapa sawit terbesar dan saat ini
memegang lebih dari 50% pangsa pasar global (USDA 2012). Namun yang masih
menjadi kendala utama ekspor ke luar negeri adalah kualitas minyak kelapa sawit
atau crude palm oil (CPO) (Suprapto dan Nurlaila 2008), dimana kandungan asam
lemak bebas (ALB) yang dimiliki masih di atas rata-rata 5%, jauh dibawah
standar internasional yang mensyaratkan agar CPO yang diekspor memiliki nilai
ALB kurang dari 3%. Hal ini mengakibatkan terjadinya pemotongan harga atau
lebih dikenal dengan discount rate bagi CPO asal Indonesia.
Syarat pemanenan buah kelapa sawit yang baik dilakukan pada saat
kandungan minyak maksimal dan kandungan asam lemak bebas (ALB) minimal.
Apabila pemanenan buah dilakukan pada keadaan lewat matang, maka minyak
yang dihasilkan mengandung ALB dalam persentase tinggi (lebih dari 5%)
sebaliknya, jika pemanenan dilakukan dalam keadaan buah belum matang, maka
ALB dan rendemen minyak yang dihasilkan rendah (Fauzi et al. 2007). Hal ini
sangat sulit dicapai apabila dilakukan dengan mengandalkan tenaga manusia yang

berpedoman pada jumlah brondolan yang jatuh ke tanah yang dinyatakan dengan
fraksi, yang mana sering kali ditemukan di lapangan terdapat beberapa brondolan
yang jatuh dan tersangkut pada pelepah. Selain itu ketika musim penghujan, buah
akan lebih cepat jatuh karena TBS terkena air hujan, sehingga metode tersebut
kurang tepat. Alternatif yang perlu dikembangkan adalah penggunaan sensor
dalam mendeteksi tingkat kematangan TBS. Untuk menentukan sensor yang tepat
maka diperlukan kajian karakteristik optik dari TBS kelapa sawit menggunakan
spektrofotometer Uv – Vis. Data hasil pengukuran berupa sifat pantulan dari
spektrum TBS digunakan sebagai acuan dalam perancangan sistem deteksi
kematangan TBS kelapa sawit.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik spektrum TBS
berdasarkan tingkat kematangan dengan metode reflektansi gelombang cahaya
tampak, membangun hubungan antara kandungan kimia dengan spektrum cahaya
tampak TBS kelapa, dan membuat sistem deteksi kematangan TBS yang terdiri
atas sensor, peraga dan perekam.
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah tandan buah segar (TBS)
kelapa sawit sebanyak 87 buah yang berasal dari klon Marihat, Dumpy dan
Selapan Jaya. Jumlah sampel dari setiap klon adalah 29 buah yang terdiri atas 4
(empat) tingkat kematangan yaitu mentah (fraksi 0), kurang matang (fraksi 1)
matang (fraksi 2 dan fraksi 3), lewat matang (fraksi 4).

Alat - alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain : spektrometer
ocean optics USB 650, fiber optic solids, digital spotting scope (bushnell 15 –
45x, LCD 22x), laser pointer merah (660nm, 100 mW), lux meter, lampu halogen
(1000, 600) watt, kain hitam, meteran, distance meter, peralatan laboratorium
untuk analisa kimia TBS, komputer dan perlengkapannya.

iv

Langkah awal yang dilakukan pada pengukuran reflektan TBS adalah
menentukan integration time dengan mengukur reflektan reference putih dan
reference hitam pada jarak pengukuran. Penggunaan reference dilakukan untuk
standarisasi pengukuran. Citra TBS ditangkap oleh digital spotting scope dan
reflektan TBS akan dibaca oleh spektrometer ocean optics USB 650 (fiber optic
solids) pada panjang gelombang 200-850 nm. Untuk memastikan titik pengukuran
TBS, maka digunakan laser pointer sebagai penunjuk dan citra dari TBS dapat
ditampilkan oleh display yang terdapat pada digital spotting scope. Pembacaan
spektrum dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak ocean optics
spektrumsuite yang terhubung dengan spectrometer USB 650 - fiber optic solids.
Analisis kadar minyak dan asam lemak bebas (ALB) dilakukan di
laboratorium kimia PT. Nirmala Agro Lestari. Pengambilan sampel untuk

pengujian ALB dilakukan secara langsung setelah buah jatuh terpanen sedangkan
pengambilan sampel untuk analisa kadar minyak TBS dilakukan setelah
pengukuran reflektan menggunakan spektrofotometer.
Hasil penelitian menunjukkan setiap klon menghasilkan karakteristik yang
berbeda – beda, pada klon marihat kematangan tidak dapat dibedakan pada F2 dan
F3 hal ini karena menghasilkan pola spektrum yang berhimpit yang
mengindikasikan sampel uji F2 dan F3 memiliki karakteristik warna yang sama
namun pada F0, F1, dan F4 kematangan dapat dibedakan pada rentang panjang
gelombang 665 – 687 nm. Pada klon Dumpy pola spektrum yang berhimpit terjadi
pada F3 dan F4 dan kematangan dapat dibedakan untuk F0, F1 dan F2 pada
rentang panjang gelombang 660 – 685 nm. Sedangkan pada klon Selapan Jaya
kematangan dapat dibedakan pada rentang panjang gelombang 630 – 688 nm.
Kadar minyak akan meningkat sampai batas tertentu kemudian menurun, pada
klon Marihat kadar minyak optimal terjadi pada fraksi 2, sedangkan pada klon
Dumpy dan Selapan Jaya kadar minyak optimal terjadi pada fraksi 1. Hal ini
karena setiap klon mempunyai karakteristik yang berbeda selama proses
pematangan. Hubungan kurang baik antara data reflektan dan kadar minyak TBS
dengan R2 untuk klon Marihat, Dumpy dan Selapan Jaya secara berurutan masing
– masing sebesar 0,288 ; 0,614 dan 0,516. Sedangkan hasil pengujian sistem
deteksi kematangan TBS untuk klon Marihat, Dumpy dan Selapan Jaya

menunjukkan ketepatan pendugaan pada model kalibrasi sebesar 100% sedangkan
pada model validasi masing – masing sebesar 50%, 60%, dan 70%. Hal ini
menunjukkan sistem deteksi yang dibangun belum dapat membedakan
kematangan terutama pada klon Marihat dan Dumpy.
Kata kunci : deteksi kematangan, tandan buah segar, reflektan, spektrofotometer
ultraviolet – visible

v

SUMMARY
AHMAD THORIQ. Development of Detection System Maturity of Fresh Fruit
Bunches (FFB) Palm Oil Based on Visible Spectrum. Supervised by SAM
HERODIAN and AGUS SUTEJO.
Palm oil is one of the most famous commodities in Indonesia, seen from the
growth area significantly. Since 2005, Indonesia overtake Malaysia as the largest
palm oil exporter and currently holds more than 50% global market share (USDA
2012). But the problem is the crude palm oil (CPO) quality with the content of
free fat acid (FFA) more than 5%, it means that FFA content more than the
international standard which required less than 3%. This problem caused
decreasing of the price or discount rate for CPO from Indonesia.

The best harvesting time of palm oil is when the CPO maximum and FFA
minimum. Harvesting of palm oil in the over maturity stage caused FFA content
more than 5%, and if the harvesting of palm oil in the under maturity stage, the
content of both FFA and CPO low (Fauziet al.2007). The precision of harvesting
time would be very difficult if using human resources which considered on the
fraction or percentage of palm oil fruits which fall in the soil surface. These
human resources methods was low accuracy, it was caused by many external
factors like as the fruit would be hold on the palm oil stems and in the rainy
season FFB would release from the bunches before maturity stages. One of the
best ways to solve these problems is using censors for maturity detection of FFB.
To get the precise censor would need optical characteristics tests of palm oil FFB
using Uv-Vis spectrophotometer. Resulted data from these measurements was in
the reflectance characteristics from the FFB spectrum, and then these data would
be used for maturity detections system of palm oil FFB.
The objectives of this research are studying of FFB spectrum characteristics
based on the maturity stages using visible wave reflectances method, studying
about the interactions between chemical contents with visible wave spectrum of
palm oil FFB, and creating oil palm FFB maturity detection system using censors,
displays, and recorders.
Materials used for this research are 87 palm oil FFB from the Marihat,

Selapan Jaya, and Dumpy clones. Number of samples of each clone is 29 pieces
consisting of four (4) level of maturity that is raw (fraction 0), less mature
(fraction 1) mature (fraction 2 and fraction 3), over-mature (fraction 4).
This research using ocean optics spectrometer USB 650, fiber optic solids,
digital spotting scope (bushnell 15 – 45x, LCD 22x), red laser pointer (660nm,
100 mW), lux meter, halogen lamps (1000 and 6000 Watt), black fabric, distance
meter, laboratory instruments for FFB chemical tests, computer and it’s
components.
The first step is classified of integration time with measuring white
reference reflectan and black in the spesific distances of measuring. Using
references was be done for standarized of measuring. FFB spectrum would be
cauthed by digital spotting scope and FFB reflectances would be read by
spectrometer ocean optics USB 650 (fiber optic solid) in the wave lenght 200-850
nm. To ensure the point of FFB measurement, laser pointer was used and FFB
spectrum would be displayed by display in the digital spotting scope. Reading was

vi

be done using ocean optic spectarsuite which connected to spectrometre USB 650
of fiber optic solids.

Analysis of oil content and free fatty acid (FFA) conducted in the chemical
laboratory PT. Nirmala Agro Lestari. Sampling for testing ALB performed
directly after harvest TBS while sampling for analysis of oil content TBS
performed after measurement of reflectance using a spectrophotometer.
The results of this research showed that maturity stage of Marihat, Dumpy,
and Selapan Jaya clone could be determinated in the wave legth rate from 650 to
690 nm. On this wave length indicated the diffferences of maturity and immaturity
fruit color. Differences characteristics was occured in the maturity stages of each
clone. Optimal oil content of Marihat clone was occured in fraction 2, and for
Dumpy and Selapan Jaya clones was occured on fraction 1. Β caroten contents
would increased and then decreased on the spesifics stages, optimum β caroten for
Marihat and Selapan Jaya was occured on fraction 3 and Dumpy clone was
occured on fraction 2. Based of reflectances data in indoor measurements, the
most affected wave length to predict the FFB oil contents the wavelength range
of 650 - 690 nm. Based of reflectances data in indoor measurements, the most
affected wave length to predict the FFB oil contents the wavelength range of 650
- 690 nm for Marihat clone was in 672 nm with R2 0,407, Dumpy clone 685 nm
with R2 0,638, and Selapan Jaya clone 685 nm with R2 0,795. While the
wavelength of the most influential in predicting FFB oil content in the wavelength
range 650-690 nm to 663 nm Marihat clones with R2 values of 0.764, clone

Dumpy 685 nm with R2 values of 0.984 and 669 clones of Jaya Selapan nm with
R2 values of 0.878 . System test results for clone detection TBS Marihat maturity,
Dumpy and Selapan Jaya shows the calibration model prediction accuracy of
100%, while the validation of models each - amounting to 50%, 60%, and 70%.

Keywords: maturity detection, fresh fruit bunches, reflectance, UV - Vis
spectrophotometer

vii

© 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 apa pun tanpa izin IPB

i

PENGEMBANGAN SISTEM DETEKSI KEMATANGAN
TANDAN BUAH SEGAR (TBS) KELAPA SAWIT
BERBASIS SPEKTRUM CAHAYA TAMPAK

AHMAD THORIQ

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

ii

Penguji Luar Komisi Pembimbing pada Ujian Tesis : Dr Ir Usman Ahmad, MAgr

Judul Tesis : Pengembangan Sistem Deteksi Kematangan Tandan Buah Segar
(TBS) Kelapa Sawit Berbasis Spektrum Cahaya Tampak
: Ahmad Thoriq
Nama
NIM
: F151100011

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Ir Sam Herodian, MS
Ketua

r Agus Sutejo, MSi
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan

Dr Ir Y. Aris Purwanto, MSc

Tanggal Ujian: 29 Juli 2013

Tanggal Lulus:

? f:l

A.U G 2013

iii

Judul Tesis : Pengembangan Sistem Deteksi Kematangan Tandan Buah Segar
(TBS) Kelapa Sawit Berbasis Spektrum Cahaya Tampak
Nama
: Ahmad Thoriq
NIM
: F151100011

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Ir Sam Herodian, MS
Ketua

Ir Agus Sutejo, MSi
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Teknik Mesin Pertanian
dan Pangan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Y. Aris Purwanto, MSc

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 29 Juli 2013

Tanggal Lulus:

iv

v

PRAKATA
Alhamdulillahi rabbil ‘alamin, puja dan puji syukur penulis panjatkan
kehadirat Allah, SWT yang telah memberikan rahmat-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan penyusunan tesis yang berjudul Pengembangan Sistem Deteksi
Kematangan Tandan Buah Segar (TBS) Kelapa Sawit Berbasis Spektrum Cahaya
Tampak.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada Dr Ir Sam
Herodian, MS (Ketua Komisi Pembimbing) dan Ir Agus Sutejo, MSi (Anggota
Komisi pembimbing) atas bimbingan dan saran selama penelitian dan penulisan
tesis ini serta Dr Ir Usman Ahmad, MAgr yang telah meluangkan waktu untuk
menjadi dosen penguji luar komisi dan Dr Ir Y. Aris Purwanto, MSc selaku ketua
Program Stusi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan yang telah memberikan saran
dan arahan untuk perbaikan tesis ini.
Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada PT. Astra Agro
Lestari, Tbk yang telah menyediakan bantuan fasilitas dan lokasi penelitian dan
Drs. Kombespol Sam Budigusdian, MH yang telah membantu menyediakan
sarana penunjang atas penelitian ini serta beasiswa LPDP yang telah memberikan
bantuan biaya penelitian ini.
Penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada Muhammad
Makky, Msi, Dinah Cherie, MSi, Wahid Muthowal, MSc, dan Teman - teman
seperjuangan di S2 Teknik Mesin Pertanian dan Pangan (2010) : Abdul Roni
Angkat, Pandu Gunawan, Cecep Saepul Rahman, Lilis Sucahyo, Jhoni Firdaus,
Irriwad Putri, Ismi Mahmudah Edris, Annisa Nur Ichniarsyah yang selalu
memberikan semangat dan inspirasi.
Secara khusus, penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibunda
Istikana, Ayahanda Johari, Adinda Novi Purnama Sari, Adinda Nurvia Stiani dan
Adinda Okta Danik Nugraheni, atas bantuan dan dukungannya selama ini.
Harapan penulis semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak yang
memerlukannya.

Bogor, Agustus 2013
Ahmad Thoriq

vi

vii

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI

vii

DAFTAR TABEL

viii

DAFTAR GAMBAR

viii

DAFTAR LAMPIRAN

ix

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Ruang Lingkup Penelitian

1
2
4
4
5
5

TINJAUAN PUSTAKA
Tandan Buah Segar (TBS) Kelapa Sawit
Proses Pematangan Buah Sawit
Kadar Minyak dan Asam Lemak Bebas (ALB)
Spektroskopi Ultraviolet - Visible
Aplikasi Ultraviolet Visible untuk Penentuan Tingkat Kematangan TBS
Mikrokontroler

5
5
7
8
9
10
11

METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Bahan dan Alat
Prosedur Penelitian

12
12
12
13

HASIL DAN PEMBAHASAN
Pola Spektrum Reflektan Cahaya Tampak Berdasarkan Klon Kelapa Sawit
Korelasi Sifat Optik dan Sifat Fisikokimia TBS
Pembuatan Sistem Deteksi Kematangan TBS Kelapa Sawit
Pengujian Sistem Deteksi Kematangan TBS Kelapa Sawit
Hasil Pengujian Sistem Deteksi Kematangan TBS Kelapa Sawit

26
26
31
35
37
38

5 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

44
44
44

DAFTAR PUSTAKA

45

RIWAYAT HIDUP

62

viii

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Kandungan minyak dan ALB TBS berdasarkan umur (%)
Kandungan senyawa asam lemak bebas pada beberapa umur tandan buah
sawit (%)
Jumlah sampel penelitian berdasarkan klon dan tingkat kematangan
Beberapa tingkatan fraksi matang panen pada tanaman kelapa sawit
Pengaturan perbesaran berdasarkan jarak pengukuran
Integration time berdasarkan jarak pengukuran
Klasifikasi pengelompokaan TBS klon Marihat berdasarkan tingkat
kematangan
Klasifikasi pengelompokaan TBS klon Dumpy berdasarkan tingkat
kematangan
Klasifikasi pengelompokaan TBS klon Selapan Jaya berdasarkan tingkat
kematangan
Nilai Mean Absolute Percentage Error (MAPE) dan R2 hasil kalibrasi
dan validasi kadar minyak minyak TBS
Nilai Mean Absolute Percentage Error (MAPE) dan R2 hasil kalibrasi
dan validasi ALB minyak TBS

8
8
12
15
16
17
39
39
40
40
42

DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Luas areal dan produksi perkebunan kelapa sawit di Indonesia (1967 2012)
Produksi minyak sawit dunia
Morfologi tandan buah sawit
Penampang buah sawit
Spektrum elektromagnetik
Diagram alir penelitian tahap pertama
Hasil pengukuran reflektan kertas warna menggunakan spektrofotometer
UV Vis berdasarkan jarak
Spotting scope, spectrofotometer USB 650 dan perlengkapannya
Pengukuran reflektanTBS di dalam ruangan tampak depan
Pengukuran reflektanTBS di dalam ruangan tampak atas
Sampel buah sawit untuk analisa asam lemak bebas (ALB)
Diagram alir penelitian tahap kedua
Karakteristik sensor cahaya (a) Fotodioda, (b) Fototransistor,(c) LDR
Rangkaian unit detector
Rangkaian unit pengendali
Rangkaian unit pengolah data (a) rangkaian mikrokontroler ATMega32,
(b) luaran hasil pengukuran
Rangkaian penyimpan data (a), rangkaian card multimedia, (b) rangkaian
pewaktu
Diagram alir prinsip kerja sistem deteksi kematangan TBS

1
1
6
6
9
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
22
23
23

ix

19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

29
30

31
32
33
34
35

Model jaringan saraf tiruan tiga lapis (backpropagation method).
Warna TBS berdasarkan tingkat kematangan
Pengaruh pencahayaan terhadap hasil pengukuran
Pengaruh penggunaan reference sesuai dengan tingkat pencayaan yang
digunakan
Pengaruh jarak terhadap hasil pengukuran
Pengaruh penggunaan reference sesuai dengan jarak pengukuran
Pola spekra setiap klon berdasarkan tingkat kematangan pada panjang
gelombang 400 – 850 nm dan 600 – 700 nm
Pola spekra pada titik pengukuran yang berbeda dalam satu TBS yang
sama berdasarkan tingkat kematangan
Hubungan kadar minyak minyak TBS setiap klon berdasarkan tingkat
kematangan
Korelasi antara reflektansi dan kandungan minyak TBS; (a) klon
Marihat pada panjang gelombang 673 nm, (b) klon Dumpy pada panjang
gelombang 685 nm, (c) klon Selapan Jaya pada panjang gelombang 635
nm
Hubungan kandungan ALB TBS setiap klon berdasarkan tingkat
kematangan
Korelasi antara reflektansi dan ALB TBS; (a) klon Marihat pada panjang
gelombang 673 nm, (b) klon Dumpy pada panjang gelombang 685 nm,
(c) klon Selapan Jaya pada panjang gelombang 630 nm
Bagian luar alat ukur deteksi kematangan TBS
Bagian dalam alat ukur deteksi kematangan TBS
Pengujian sistem deteksi kematangan TBS berbasis
Hasil kalibrasi dan validasi kadar minyak TBS setiap klon dengan
metode JST
Hasil kalibrasi dan validasi ALB TBS setiap klon dengan metode JST

25
26
27
28
28
29
30
31
32

33
34

35
36
36
38
41
43

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8

Instruksi kerja penentuan kadar asam lemak bebas (ALB)
Standar operasional prosedur (SOP) fruit set dan analisa kadar minyak
TBS
Gambar standar operasional prosedur (SOP) fruit set dan analisa kadar
minyak TBS
Spesifikasi mikrokontroler ATmega 32 Spesifikasi mikrokontroler
ATmega 32
Rangkaian elektronik alat ukur deteksi kematangan TBS
Spesifikasi lampu halogen
Kadar minyak dan ALB TBS berdasarkan klon dan tingkat kematangan
(fraksi)
Hasil kalibrasi dan validasi alat ukur deteksi kematangan TBS klon
Marihat dengan metode JST

48
49
50
52
54
54
55
56

x

9
10
11
12
13

Hasil kalibrasi dan validasi alat ukur deteksi kematangan TBS klon
Dumpy dengan metode JST
Kalibrasi dan validasi alat ukur deteksi kematangan TBS klon Selapan
Jaya dengan metode JST
Nilai bobot pada arsitektur JST untuk klon Marihat
Nilai bobot pada arsitektur JST untuk klon Dumpy
Nilai bobot pada arsitektur JST untuk klon Selapan Jaya

57
58
59
60
61

PENDAHULUAN

Luas areal dan produksi (x 1000)

Kelapa sawit kini menjadi komoditas primadona di Indonesia, terlihat dari
pertumbuhan luas areal yang cukup signifikan (Gambar 1). Pada tahun 2012 luas
areal lahan kelapa sawit di Indonesia mencapai 9 074 621 hektar dengan produksi
minyak sawit sebanyak 23 521 071 ton. Sejak tahun 1967 sampai 2012 terjadi
pertumbuhan rata - rata luas areal sebesar 10,39% atau terdapat peningkatan
jumlah luasan sebesar 194.974,20 hektar pertahun (Ditjenbun 2012).
25000

Luas Areal (x 1000 Ha)
Produksi Minyak Sawit (x 1000 Ton)

20000
15000
10000
5000
0
1965

1975

1985

1995

2005

2015

Tahun

Gambar 1 Luas areal dan produksi perkebunan kelapa sawit di Indonesia
(1967 - 2012)
Pada tahun 2005, Indonesia menyusul Malaysia sebagai eksportir minyak
kelapa sawit terbesar dan saat ini memegang lebih dari 50% pangsa pasar global
seperti dapat di lihat pada Gambar 2. Produksi minyak sawit mentah (CPO)
mencapai 25,9 juta metrik ton(MMT) dan diprediksi akan mengalami peningkatan
hingga 28 MMT tahun 2012 (USDA 2012).

Gambar 2 Produksi minyak sawit dunia
53

2

Ekspor minyak sawit Indonesia meningkat sebesar 1,7 MMT menjadi 18,2
MMT tahun 2011 dan mengharapkan ekspor minyak sawit akan terus tumbuh
menjadi 19,6 MMT tahun 2012. Stok minyak sawit Indonesia juga meningkat
secara signifikan dari 1,27MMT tahun 2010 menjadi 2,091 MMT tahun 2011 dan
diharapkan akan meningkat menjadi 2,784 MMT tahun 2012 karena tingkat
produksi jauh melampaui apa yang dapat diserap oleh permintaan dalam negeri
(USDA 2012).
Selain memegang peranan yang penting sebagai sumber penerimaan devisa
Negara, perkebunan kelapa sawit memiliki dampak secara langsung terhadap
peningkatan kesejahteraan pekebun. Menurut Ditjenbun (2010) indeks nilai tukar
petani pada tahun 2008, tertinggi dibandingkan dengan petani pangan,
hortikultura maupun peternakan. Pendapatan pekebun kelapa sawit sepanjang
tahun 2005-2009 menunjukkan peningkatan dengan rata-rata laju pertumbuhan
mencapai 14,47% per tahun. Kedepan, peranan perkebunan tetap penting, bahkan
semakin penting untuk mengurangi kemiskinan,menyerap tenaga kerja, menjaga
kelestarian lingkungan hidup dan sumber energi (Suswono 2012).
Berdasarkan pemaparan sebelumnya, dapat di lihat bahwa kelapa sawit
sangat memegang peranan penting dalam kehidupan Bangsa Indonesia. Namun
disisi lain, kualitas minyak kelapa sawit atau crude palm oil (CPO) masih menjadi
kendala utama ekspor ke luar negeri (Suprapto dan Nurlaila 2008), dimana
kandungan asam lemak bebas (ALB) yang dimiliki masih diatas rata-rata 5%, jauh
dibawah standar internasional yang mensyaratkan agar CPO yang diekport
memiliki nilai ALB kurang dari 3%. Hal ini mengakibatkan terjadinya
pemotongan harga atau lebih dikenal dengan discount rate bagi CPO asal
Indonesia. Oleh sebab itu, sangat penting bagi kita untuk melakukan langkahlangkah yang dapat membantu industri kelapa sawit Indonesia.
Latar Belakang
Penanganan panen TBS di lapang menjadi suatu kegiatan yang penting
dalam upaya meningkatkan kualitas minyak sawit yang dihasilkan. Pemanenan
buah kelapa sawit dilakukan pada saat kandungan minyak maksimal dan
kandungan asam lemak bebas (ALB) minimal. Apabila pemanenan buah
dilakukan pada keadaan lewat matang, maka minyak yang dihasilkan
menggandung ALB dalam prosentase tinggi (lebih dari 5%) sebaliknya, jika
pemanenan dilakukan dalam keadaan buah belum matang, maka selain kadar
ALB dan rendemen minyak yang dihasilkan rendah (Fauzi et al. 2007). Secara
umum penentuan kematangan buah sawit yang banyak dipakai adalah berdasarkan
jumlah brondolan, yaitu tanaman dengan umur kurang dari 10 tahun jumlah
brondolan kurang lebih 10 butir dan tanaman berumur lebih dari 10 tahun jumlah
brondolan sekitar 15 – 20 butir (Fauzi et al. 2007 ; Kiswanto et al. 2008).
Sedangkan menurut Rankine dan Fairhurst (1998) tandan buah matang harus
mempunyai sedikitnya satu brondolan dipiringan sebagai tanda buah tersebut
dapat dipanen, namun standar panen berdasar 1 brondolan dipiringan bersifat
relatif, dan tergantung pada iklim dan pengalaman pekebun. Lebih lanjut Pahan
(2008) menjelaskan bahwa pemotongan buah mentah dan meninggalkan
brondolan di piringan adalah kesalahan yang paling sering dilakukan oleh
pemanen.Kerugian akibat memotong buah mentah yaitu kehilangan sebagian

3

potensi produksi minyak, mengganggu kelestarian produksi, sehingga tanaman
kelapa sawit mengalami stress.
Menurut Muchtadi (1992) warna telah diduga menjadi panduan penting
apakah kandungan minyak telah mencapai maksimum dimana buah siap dipanen.
Buah sawit muda yang berumur 3 minggu, berwarna unggu sampai hitam di
bagian apikal dan berwarna kuning muda atau putih di bagian basal. Pada buah
berumur 10 sampai 13 minggu, buah berwarna jingga merata dan sel mesokarp
dan inti sawit mulai terisi globula lemak. Buah yang berumur 16 minggu akan
berwarna merah dan sel mesokarp dan inti sawit terisi penuh oleh globula lemak
sedangkan pada buah yang berumur 20 minggu, buah mulai jatuh dari tandan,
dinding sel mesokarp dan inti sawit retak dan pecah, kantung lemak tersobek serta
minyak keluar dari sel. Sedangkan menurut Junkwon et al. (2009) pigmen
minyak buah sawit seperti karotenoid dan klorofil mempengaruhi warna dari buah
kelapa sawit, dimana buah mentah memiliki proporsi klorofil yang lebih tinggi
yang secara bertahap menurun pada saat matang dan tidak terdapat pigmen
klorofil pada buah matang.
Pemanenan yang masih mengandalkan tenaga manusia menyebabkan
kualitas panen dipengaruhi pengalaman, keahlian, dan pengetahuan. Pengaruh
faktor eksternal seperti : kelelahan, emosi, rasa bosan, faktor usia, kondisi mental,
kesehatan dan cacat bawaan akan berdampak negatif pada hasil panen. Alternatif
lain yang perlu dikembangkan adalah penggunaan sensor dalam mendeteksi
tingkat kematangan TBS. Hal ini karena penggunaan sensor tidak dipengaruhi
oleh faktor eksternal, dan sensor lebih baik dari manusia, namun memiliki
keterbatasan. Beberapa sistem sensor untuk menentukan kematangan TBS kelapa
sawit yang telah diteliti antara lain sensor optik camera base system (Abdullah et
al. 2001, 2004 ; Makky 2005; Alfatni et al. 2008; Ismail et al. 2010; Razali et al.
2011; Hazir et al. 2011; May and Amaran 2011), kamera hiperspektruml
(Junkwon et al. 2009), resonansi magnetik pencitraan dan resonansi magnetik
nuklir (Shaarani et al. 2010), sensor kadar air (Yeow et al. 2010), sensor
fluoresensi multi-parametrik (Hazir et al. 2011, 2012), sensor optik aktif (Saeed et
al. 2012), dan sensor ultrasonik (Suwannarat et al. 2012). Teknik-teknik tersebut
telah menggambarkan potensi menggunakan sensor optik dalam mendeteksi
kematangan TBS. Namun, sebagian studi masih dilakukan dalam skala
laboratorium, untuk itu pada penelitian ini akan dilakukan pengukuran tingkat
kematangan TBS di dalam ruangan dan di luar ruangan dengan menggunakan
spektrofotometer ultraviolet - visible. Data hasil pengukuran berupa sifat pantulan
dari spektrum TBS digunakan sebagai acuan dalam perancangan sistem deteksi
kematangan TBS kelapa sawit. Menurut Novianty (2008) adanya perubahan
warna menyebabkan kemampuan penerusan dan pemantulan dari produk juga
berubah. Variasi warna adalah bentuk variasi panjang gelombang radiasi
elektromagnetik. Suatu bahan akan menyerap atau memantulkan sinar dengan
berbagai panjang gelombang bergantung warnanya. Oleh karena itu, buah yang
diberi perlakuan berupa pemberian sinar-sinar pada daerah tertentu akan
menentukan sifat fisik buah berupa warna dan tingkat kematangan buah berupa
kadar air yang meningkat bila buah semakin masak. Pemberian sumber radiasi
pada daerah cahaya tampak dapat menentukan pigmen yang terkandung oleh buah
tersebut. Lebih lanjut menurut Saeed et al. (2012) perubahan warna buah sawit

4

berdasarkan tingkat kematangan dapat diamati dengan memanfaatkan spektrum
reflektan yang dipancarkan oleh buah.
Perumusan Masalah
Penentuan kematangan TBS secara umum yang dilakukan selama ini adalah
berdasarkan jumlah brondolan yang jatuh ke tanah yang dinyatakan dengan fraksi,
namun seringkali ditemukan di lapang terdapat beberapa brondolan yang jatuh
tersangkut pada pelepah dan ketika musim penghujan, buah akan lebih cepat jatuh
karena TBS yang terkena air hujan.
Pemanenan yang masih mengandalkan tenaga manusia menyebabkan
kualitas panen dipengaruhi pengalaman, keahlian, dan pengetahuan. Pengaruh
faktor eksternal seperti : kelelahan, emosi, rasa bosan, faktor usia, kondisi mental,
kesehatan dan cacat bawaan akan berdampak negatif pada hasil panen. Kesalahan
yang paling sering dilakukan oleh pemanen adalah pemotongan buah mentah dan
meninggalkan brondolan di piringan. Kerugian akibat memotong buah mentah
yaitu kehilangan sebagian potensi produksi minyak, dan mengganggu kelestarian
produksi. Untuk itu diperlukan sistem yang dapat melakukan identifikasi tingkat
kematangan TBS kelapa sawit sebelum dilakukan pemanenan.
Tujuan Penelitian
Secara umum tujuan penelitian ini adalah memprediksi secara cepat,
otomatis dan objektif pada tingkat kematangan TBS berdasarkan karakteristik
optiknya. Secara spesifik tujuan penelitian ini adalah :
1. Mempelajari karakteristik spektrum TBS berdasarkan tingkat kematangan
dengan metode reflektansi gelombang cahaya tampak
2. Membangun hubungan antara kandungan kimia dengan spektrum cahaya
tampak TBS kelapa sawit
3. Membuat sistem deteksi kematangan TBS yang terdiri atas sensor, peraga dan
perekam

5

Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
tingkat kematangan buah sawit melalui hubungan antara kharakteristik spektrum
reflektan dengan kandungan kimia TBS kelapa sawit berdasarkan tingkat
kematangan serta diharapkan digunakan sebagai acuan dalam penelitian lebih
lanjut untuk pengembangan sistem deteksi kematangan buah secara portable
berbasis spektrum cahaya tampak.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian yang telah dilaksanakan ini difokuskan pada perancangan sistem
deteksi kematangan TBS kelapa sawit. Adapun batasan dari penelitian ini antara
lain :
1. Data penelitian yang digunakan didapat dari penggukuran menggunakan
spektrofotometer ocean optics USB 650 berupa data spektruml reflektan dari
spektrum TBS sedangkan data kandungan kimia TBS kelapa sawit berasal dari
hasil pengujian di laboratorium kimia PT. Nirmala Agro Lestari (Group PT.
Astra Agro lestari, Tbk).
2. Sampel uji penelitian berupa TBS kelapa sawit yang berasal dari klon Marihat,
Selapan Jaya, dan Dumpy dan masing – masing varietas tersebut terdiri atas 4
(empat) tingkat kematangan yaitu mentah (fraksi 0), kurang matang (fraksi 1)
matang (fraksi 2 dan fraksi 3) dan lewat matang (fraksi 4).
3. Perancangan sistem yang dikembangkan berdasarkan hubungan antara
spektrum reflektansi dengan kandungan kimia TBS kelapa sawit.

TINJAUAN PUSTAKA
Tandan Buah Segar (TBS) Kelapa Sawit
Struktur tandan buah sawit dibagi atas tiga bagian yaitu bagian atas (apikal),
bagian tengah (middle) dan bagian bawah (basal) yang masing-masing terdiri dari
buah-buah yang penampakannya berlainan, bentuk ataupun ukurannya seperti
yang tersaji pada Gambar 3. Bagian apikal tandan, berada pada sekitar lokasi
sepertiga bagian atas tandan, bagian basal tandan berada pada sepertiga bagian
bawah tandan, sedangkan bagian tengah tandan (middle) terdapat diantara apikal
dan basal (Ooi dan Tam 1976, dalam Muchtadi 1992)

6

Gambar 3 Morfologi tandan buah sawit
Pada bagian tengah tandan terdapat buah-buah yang besarnya merata,
berukuran lebih besar daripada bagian atas atau bawah.Sedangkan bagian bawah
tandan terdapat buah-buah yang lebih kecil daripada bagian atas atau tengah,
terutama pada bagian pangkalnya karena pertumbuhannya terdesak oleh pangkal
batang daun atau ketiak pelepah daun pada tempat kedudukan tandan tersebut
(Muchtadi 1992). Sebaris buah terlekat oleh setiap kelopaknya, yang disebut
karpel, pada ranting, dan sejumlah baris ranting berpangkal pada hati (core),
berupa tangkai tandan. Pada setiap ranting juga berlaku istilah apikal (bagian atas
ranting), bagian tengah (middle) serta basal (bagian bawah) ranting (Gian dan
Chan 1987 dalam Muchtadi 1992)
Dalam satu tandan sawit, terdapat 46% buah yang berukuran panjang sekitar
2 - 5 cm dan berat 3 - 30 gram, berwarna untuk hitam pada saat muda, kemudian
akan berwarna kuning merah pada saat matang, buah sawit terdiri atas bagian
buah (perikarp) termasuk kulit luar (eksokarp), dan daging buah (mesokarp) serta
bagian biji (endokarp) yang meliputi tempurung dan inti (endospera) atau kernel.
Pada ujung apikal buah terdapat bagian yang tajam, seperti duri, yang disebut
apex dan tempat melekatnya buah pada tangkai tandan diselaputi oleh kelopak
buah yang disebut karpel seperti yang tersaji pada Gambar 4 (Muchtadi 1992).
Kulit buah
(eksokarp )

Inti
(endospera)

Apex

Daging buah
(Mesokarp)
Tempurung
(Endokarp)

Gambar 4 Penampang buah sawit

7

Proses Pematangan Buah Sawit
Buah sawit muda yang berumur 3 minggu, berwarna unggu sampai hitam di
bagian apikal dan berwarna kuning muda atau putih di bagian basal, pigmen
klorofil masih mendominasi sedangkan pigmen karotenoid akan tersentesa
bersamaan dengan terbentuknya lemak dalam sel.Pada buah berumur 10 sampai
13 minggu, sel mesokarp dan inti sawit mulai terisi globula lemak jumlahnya
dalam proporsi yang merata meskipun ukuran globulanya masih sangat kecil dan
buah berwarna jingga merata. Buah yang berumur 16 minggu akan berwarna
merah dan sel mesokarp dan inti sawit terisi penuh oleh globula lemak sedangkan
pada buah yang berumur 20 minggu, buah mulai jatuh dari tandan, dinding sel
mesokarp dan inti sawit retak dan pecah, kantung lemak tersobek, minyak keluar
dari sel, serta pigmen klorofil disini sudah tidak ada sama sekali sedangkan
karotenoid sudah terbentuk, jumlahnya mencapai 700 - 800 ppm. Berdasarkan
pengamatan histologi jaringan mesokarp atau inti sawit maka umur buah yang
tepat untuk dipanen adalah pada saat buah berumur 15 sampai 17 minggu atau
terdapat 2 brondolan piringan (Muchtadi 1992).
Pada buah sawit yang masih muda (umur 3 minggu) sudah terdapat kadar
minyak meskipun masih sedikit (5,29 %bb / 22,56 %bk) karena masih banyak
mengandung air. Sedangkan pada buah yang dewasa (umur 10 minggu) dan tua
(umur 13 minggu), ternyata diperoleh kadar minyak sawit yang makin meningkat
sampai umur 16 minggu (42,10 %bb / 54,65 %bk), yaitu saat buah matang.
Demikian pula kadar minyak inti sawitnya, meskipun pada umur 3 minggu sudah
terdapat minyak (4,20 %bb / 20,36 %bk), meningkat pada umur 10 dan 13,
sampai 16 minggu (34,32 %bb / 45,02 %bk), setelah itu terjadi penurunan terus
sampai pada kondisi buah lewat matang yaitu umur 20 minggu (Muchtadi 1992).
Selama proses pematangan buah, terjadi perubahan fisik dan kimia seperti
tekanan turgor pada dinding sel.Warna yang ada pada buah-buahan disebabkan
oleh pigmen yang dikandungnya. Pigmen tersebut antara lain; warna hijau
disebabkan oleh pigmen klorofil, warna biru atau purple disebabkan oleh pigmen
anthocianin, warna merah disebabkan oleh pigmen likopen, warna jingga
disebabkan oleh pigmen karoten, dan warna kuning disebabkan oleh xantofil.
Selama proses pematangan, klorofil pada kulit buah mengalami degradasi yang
menyebabkan munculnya karoten dan xantofil. Secara umum konsentrasi karoten
dan xantofil hanya mengalami sedikit perubahan selama pematangan (Winarno
dan Wirakartakusumah 1981). Proses perubahan warna dari hijau menuju merah
menunjukkan bahwa kandungan klorofil dan daya serap cahaya menurun seiring
dengan semakin meningkatnya umur buah. Buah-buahan atau sayur-sayuran yang
mengalami pengurangan kandungan klorofil akan berubah warna, kenaikan
kandungan pigmen karotenoid menyebabkan perubahan warna dari hijau menjadi
kuning, merah muda (orange) atau merah. Sedangkan pigmen antosianin
menyebabkan perubahan warna dari merah menjadi ungu (Novianty 2008).
Kreteria matang panen ditentukan pada saat kandungan minyak maksimal
dan kandungan asam lemak bebas (ALB) minimal. Kreteria umum yang banyak
dipakai adalah berdasarkan jumlah brondolan, yaitu tanaman dengan umur kurang
dari 10 tahun jumlah brondolan kurang lebih 10 butir dan tanaman berumur lebih
dari 10 tahun jumlah brondolan sekitar 15 – 20 butir (Fauzi et al. 2007 ; Kiswanto
et al. 2008). Sedangkan menurut Rankine dan Fairhurst (1998) tandan buah

8

matang harus mempunyai sedikitnya satu brondolan dipiringan sebagai tanda
buah tersebut dapat dipanen, namun standar panen berdasar 1 brondolan
dipiringan bersifat relative, dan tergantung pada iklim dan pengalaman pekebun.

Kadar Minyak dan Asam Lemak Bebas (ALB)
TBS menghasilkan dua jenis minyak yang sangat berlainan, yaitu minyak
yang berasal dari sabut (mesokarp) kelapa sawit disebut minyak sawit kasar
(CPO/crude palm oil) dan minyak yang berasal dari inti kelapa sawit yang
dinamakan minyak inti sawit (PKO/palm kernel oil) (Ketaren 2008). Minyak
sawit mengandung trigliserida (94%), asam lemak (3-5%) dan komponen yang
jumlahnya sangat kecil (1%), termasuk karotenoid, tokoferol, tokotrienol, sterol,
triterpen alkohol, fosfolipida, glikolipida dan berbagai komponen trace element.
Kadar minyak dan ALB berdasarkan tingkat kematangan dapat di lihat pada Tabel
1. Kadar minyak tertinggi yaitu pada umur 13 dan 16 minggu dan kadar ALB
dalam buah sawit meningkat seiring bertambahnya umur buah seperti dapat di
lihat pada Tabel 2. Hal ini karena aktivitas enzim lipase yang muncul pada buah
sawit berumur 20 minggu yang menggurai lemak menjadi asam lemak (Muchtadi
1992).
Tabel 1 Kandungan minyak dan ALB TBS berdasarkan umur (%)
Umur
(minggu)
3
10
13
16
20

Kadar minyak
(% bk)
26,56
27,92
37,48
54,65
43,46

ALB (%)
0,84
1,39
2,54
2,95
4,22

Tabel 2 Kandungan senyawa asam lemak bebas pada beberapa umur tandan buah
sawit (%)
Umur
C14 = 0
(minggu) miristat
3
1,31
10
1,10
13
1,15
16
1,12
20
1,17

C16 = 0
palmitat
53,73
50,19
52,88
48,69
50,19

C18= 0
stearat
3,30
2,49
2,76
3,43
3,67

C18= 1
oleat
32,97
36,12
34,50
35,77
35,7

C18= 2
linoleat
8,24
9,28
9,04
9,92
8,74

C18= 3
linolenat
0,20
0,21
0,23
0,22
0,23

9

Spektroskopi Ultraviolet - Visible
Interaksi energi radiasi dengan bahan adalah merupakan dasar teori
spektroskopi. Radiasi yang berasal dari sinar terdiri dari panjang gelombang dari
yang sangat pendek sampai yang sangat panjang seperti pada Gambar 5. Ada dua
persmaan dasar yang digunakan di dalam spektroskopi, yaitu :
v = C.................................(1)
Dimana :
= panjang gelombang radiasi (cm)
v = frekuensi radiasi (putaran/detik)
C = kecepatan sinar (3 x 1010 cm/detik)
.............................(2)
Dimana :
E = energi radiasi
h = tetapan planck (6.62 X 10-27 erg.detik)
Dari persamaan 2. dapat di lihat bahwa energi radiasi berbanding terbalik
dengan panjang gelombangnya. Makin tinggi panjang gelombang maka energi
radiasi makin lemah dan sebaliknya.
Panjang
gelombang
(nm)
1 m

Daerah
spektrum

10 nm

380nm

UV hampa UV dekat

Eksitasi

Bilangan
gelombang

200 nm

780 nm
0,78 m

Tampak

2,5 m

IR dekat

16 m

IR

50000

26300

12800

4000

30 cm

IR jauh Gel. Mikro
Rotasi &
vibrasi
molekul

Elektron valensi

106

50 m

660

Rotasi
molekul

200

-1

(cm )

Gambar 5 Spektrum elektromagnetik
Menurut Lambert, fraksi penyerapan sinar tidak bergantung pada intensitas
cahaya (I), sedangkan Beer menyatakan bahwa serapan sebanding dengan jumlah
molekul yang menyerap. Jika suatu berkas sinar melewati suatu medium
homogen, sebagian dari sinar datang (Io) akan diabsorpsi dan sisanya akan di
transmisikan (It). Menurut Lambert dan Beer serta Bauger :

10

.......................................(3)
.....................(4)
................(5)

Dimana :
b = jarak tempuk optik
c = konsentrasi
a = tetapan absorptivitas
T = transmitansi
A = absorbansi
Spektrofotometri UV/Vis adalah teknik analisis spektroskopi yang memakai
sumber radiasi elektromagnetik ultra violet dekat (190 –380) dan sinar tampak
(380 –780) dengan menggunakan instrumen spetrofotometer. Spektrofotometri
UV-Vis melibatkan energi elektronik yang cukup besar pada molekul yang
dianalisis, sehingga spektrofotometer UV - Vis lebih banyak dipakai untuk
analisis kuantitatif dibanding kualitatif. Peralatan Spektrofotometer UV - Vis
terdiri dari sumber cahaya, monokromator, sel (kuvet), detektor, amplifier dan
rekorder (Purwati 1987).
Aplikasi Ultraviolet Visible untuk Penentuan Tingkat Kematangan TBS
Junkwo et al. (2009) telah melakukan penelitian untuk menguji kandungan
minyak, ALB sawit dan kematangannya dengan menggunakan kamera
hiperspektruml. Kamera tersebut memiliki panjang gelombang 400 – 1000 nm.
Kamera tersebut digunakan pada kondisi lingkungan yang terkontrol dengan TBS
yang telah dipotong terlebih dahulu. Kematangan ditentukan berdasarkan nilai
pantulan relatif rata-rata dari tandan dan buah sawit. Data diolah menggunakan
SMLR (Stepwise Multiple Linear Regresion). Hasil penelitian menunjukkan
perbedaan sangat jelas pada nilai reflektan relatif rata-rata pada buah dengan
panjang gelombang terbaik yaitu pada 740, 750 dan 760 nm. Kemudian Saeed et
al. (2011) mengevaluasi sebuah multi-band portabel, sistem sensor optik aktif;
yang terdiri dari empat band spektruml, 570 670, 750, dan 870 nm, untuk
mendeteksi tingkat kematangan tandan buah kelapa sawit segar. Band tersebut
dipilih berdasarkan spektum elektromagnetik buah sawit dimana 570 nm
mewakili warna hijau, 670 nm mewakili warna merah, 750 nm dan 870 nm
mewakili spektrum infra merah dekat. Hasil ANOVA menunjukkan bahwa
reflektanband 670 nm dapat membedakan kematangan dari buah sawit sedangkan
reflektanband 570, 750, dan 870 nm, tidak dapat membedakan antara mentah dan
matang dari buah sawit. Analisis diskriminan kuadratik dan analisis diskriminan
dengan pengklasifikasi jarak Mahalanobis menghasilkan akurasi tertinggi
secara keseluruhan rata-rata lebih besar dari 85% dalam mengklasifikasikan
tingkat kematangan kelapa sawit. Selain itu, kelas rata-rata akurasi klasifikasi
individu (mentah, matang, dan masak) juga lebih tinggi dari 80%. Jadi,

11

penginderaan optik menggunakan empat-band sistem sensor dapat berguna untuk
klasifikasi tingkat kematangan minyak sawit dalam kondisi lapangan.
Lebih lanjut Hazir et al. (2011) menganalisis potensi flavonoid dan
antosianin sebagai prediktor untuk mengklasifikasikan tingkat kematangan TBS
minyak sawit menggunakan sensor fluoresensi multi-parametrik, dikendalikan
oleh komputer dengan empat sumber cahaya (eksitasi Light Emitting Diode
(LED)) pada panjang gelombang 375 nm UV-A (UV), 530 nm Hijau (G), dan 630
nm Merah (R) dan tiga fotodioda untuk mendeteksi emisi fluoresensi. Hasil
penelitian menunjukkan bahwa kandungan flavonoid dan antosianin menurun dari
tingkat kematangan tandan buah segar kelapa sawit yang belum matang ke tandan
buah segar kelapa sawit yang matang. Secara keseluruhan, hubungan
menggunakan korelasi Pearson antara flavonoid dan antosianin adalah R2 = 0,84
dan ketepatan hubungan yang paling menonjol adalah pada tahap terlalu-matang,
sebesar 90%. Analisis statistik menggunakan analisis varians (ANOVA) dan
pair-wise testing membuktikan bahwa kedua prediktor memberikan perbedaan
yang signifikan antara tingkat kematangan kurang matang, matang, dan terlalumatang. Analisis klasifikasi dilakukan dengan menggunakan kedua prediktor
bersama-sama dan secara terpisah melalui beberapa metode. Ketepatan klasifikasi
tertinggi secara keseluruhan adalah 87,7% menggunakan Gradient Stochastic.
Metode klasifikasi lainnya digunakan baik independen atau kedua prediktor
bersama-sama dan memberikan hasil yang berbeda, antara 50 hingga akurasi 85%.
Penelitian ini membuktikan bahwa flavonoid dan antosianin dapat digunakan
sebagai prediktor klasifikasi tingkat kematangan tandan buah kelapa sawit segar.
Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan komputer mikro yang dibuat dalam bentuk chip
semikonduktor. Mikrokontroler telah banyak digunakan di berbagai peralatan
elektronik, dari peralatan rumah tangga, perangkat audio-video, pengendali
mesin-mesin industri sampai pesawat ruang angkasa. Sebuah komputer mikro
memiliki tiga komponen utama, unit pengolah pusat, memori, dan sistem
input/output untuk dihubungkan dengan perangkat luar (Usman 2008).
Mikrokontroler yang ada saat ini salah satunya adalah mikrokontroler jenis
AVR (Advanced Virtual RISC ) yang pertama kali dikembangkan pada tahun
1996 oleh dua orang mahasiswa Norwegian Institute of Technology yaitu Alf-Egil
Bogen dan Vegard Wollan. Mikrokontroler AVR kemudian dikembangkan lebih
lanjut oleh Atmel. Saat ini mikrokontroler AVR memiliki banyak seri. Setiap seri
memiliki perbedaan kemampuan, feature- feature, ukuran chip dan harga. Dimana
pada beberapa seri mikrokontroler ini telah memiliki ADC dan PWM.
Mikrokontroler AVR menggunakan teknologi RISC (Reduced Instruction Set
Computer), yang memberikan kemampuan untuk melaksanakan instruksi dengan
cepat karena mengurangi jumlah instruksi level mesin. Pengurangan jumlah
instruksi ini berpengaruh pada kecepatan yang disebabkan karena dengan jumlah
instruksi mesin yang terbatas, kebanyakan dapat berjalan dalam satu putaran dari
clock processor. Dipandang dari segi MIPS (million of instructions per second),
AVR yang menggunakan clock 8 MHz dapat mengeksekusi 8 juta instruksi
perdetik atau 8 MIPS (Barnet et al. 2006).

12

METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dimulai pada bulan Juni 2012 – Juni 2013. Penelitian untuk
pengambilan data spektrum cahaya tampak dan analisa kandungan kimia TBS
dilakukan di PT. Nirmala Agro Lestasi, Site Lamandau Propinsi Kalimantan
Tengah. Sedangkan pengolahan data dan desain sistem deteksi kematangan TBS
dilaksanakan di Laboratorium Ergonomika dan Elektronika, Departemen Teknik
Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah tandan buah segar (TBS)
kelapa sawit sebanyak 87 buah yang berasal dari klon Marihat, Dumpy dan
Selapan Jaya dengan rincian seperti disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Jumlah sampel penelitian berdasarkan klon dan tingkat kematangan
Klon

Tingkat Kematangan
(fraksi)

Marihat

Dumpy

Selapan Jaya

0
1
2
3
4

6
6
5
6
6

6
6
5
6
6

6
6
5
6
6

29

29

29

Jumlah total (buah)

Alat - alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain :
a. Spektrometer ocean optics USB 650 dengan panjang gelombang 200 - 850 nm
yang dilengkapi dengan fiber optic solids digunakan untuk mengambil data
reflektan dari spektrum TBS kelapa sawit.
b. Digital spotting scope merk Bushnell dengan perbesaran 15 – 45x, LCD 22x
untuk menangkap citra TBS
c. Laser pointer merah pada panjang gelombang 660 - 670 nm, daya 100 mW
sebagai penunjuk titik pengukuran
d. Lux meter untuk mengukur intensitas cahaya
e. Lampu halogen (1000, 600) Watt dan Lampu Ultraviolet 300 watt untuk
simulasi cahaya matahari (spesifikasi pada Lampiran 6)
f. Kain hitam sebagai latar homogen
g. Meteran : pengukuran jarak
h. Distance meter : pengukuran jarak dari spektofotometer ke TBS sawit pada
pengambilan reflektan diluar ruangan
i. Safety tools untuk peralatan pengaman pada saat pengambilan sampel TBS
j. Peralatan laboratorium untuk fruit set dan bunch analisys TBS

13

k. Komponen elektronika antara lain ; mikrokontroler Atmega 32, sensor
fotodioda 5 V, LCD display 16 x 2, rangkaian unit penyimpan data, dan
komponen lainya untuk pembuatan sistem deteksi kematangan TBS
l. Komputer dan perlengkapannya untuk pengambilan data dan mengolah data
dilengkapi dengan perangkat lunak spectasuite, visual basic 6 dan mechanical
desktop 6.
Prosedur Penelitian
Penelitian Tahap Pertama
Penelitian tahap pertama merupakan proses pembuktian kemampuan
spektrofotometer Uv-Vis dalam memprediksi tingkat kematangan, kandungan
minyak dan asam lemak bebas TBS. Diagram alir penelitian tahap pertama dapat
di lihat pada Gambar 6.
Mulai

Penelitian pendahuluan

Persiapan sampel uji
(40 sampel TBS)

Pengujian kandungan kimia TBS (kadar
minyak dan ALB) sebagai referensi

Pengukuran reflektan di dalam ruangan
Jarak (2,7,10,15)m & lampu Halogen (600,1000)W

Korelasi tingkat kematangan,
kandungan kimia dan reflektan
TBS

Persamaan regresi
(kandungan kimia dan reflektan TBS)

Selesai

Gambar 6 Diagram alir penelitian tahap pertama

14

Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan merupakan proses pembuktian bahwa digital
spotting scope yang tehubung dengan probe fiber optik spektrofotometer Uv-Vis
dapat digunakan dalam pengukuran reflektan TBS. Uji coba awal dilakukan
dengan melakukan pengukuran reflektan dari beberapa kertas warna dengan jarak
dan tingkat pencahayaan yang berbeda. Hasil pengukuran beberapa kertas warna
dapat di lihat pada Gambar 7.

Reflektan (%)

250

250

Jarak 2 m

200

200

150

150

100

100

50

50

0

0

Biru

400

-50

Jarak 6 m

500

600

700

Panjang gelombang (nm)

800

Hijau
Hitam
Orange
Putih
Ungu

400
-50

500

600

700

800

Panjang gelombang (nm)

Gambar 7 Hasil pengukuran reflektan kertas warna menggunakan
spektrofotometer UV Vis berdasarkan jarak
Dari hasil pengukuran reflektan kertas warna