Abstrak Pasteurization is a heating process performed on fresh milk so that it becomes a product that has a longer

  Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan 2017 Vol.01 No.01, ISSN: 2581-0049

• *a),

  a)

  b) Hariyadi. Singgih 1 Siswoko 2 , Maskuri 3 Abstrak Pasteurization is a heating process performed on fresh milk so that it becomes a product that has a longer

  shelf life. This pasteurization method LTLT (Low Temperature Long Time) that is heating the milk to a temperature of 63-65 expected to be able to kill pathogens that endanger human health and minimizing the development of other bacteria, so it is important to control the temperature. So that further impact is the quality of the products of the process of pasteurization of milk is not good. Therefore, in this research developed a controller to maintain a stable temperature in the pasteurization process of milk. The method of the research is design the controller system that embedded in the PID controller Atmega 16 to control the actuators in the form of an electric heating element that gets input from the temperature sensor PT 100. Those the PID controller at first gets simulink with Matlab aplication program . From the test results and analysis of PID controller effecting for processing time of the heating of milk starting temperature of 30°C to 65 °C , obtained PID values with Ziegler Nichols tuning method is Kp = 18, Ki = 0:45 and Kd = 180 with 20 liters of milk volumes testing. Setpoint graphs obtained with 65°C shows the rise time (Tr) = 2400s, the delay time (Td) = 140 s, the peak time (Tp) = 2700s, the down time (Ts) = 3700 s, the maximum overshoot (Mp) = 2°C, and error steady state: 1.5%. Results of responses of PID controller to stabilize the temperature more quickly and is able to maintain a good temperature

  Key words : Pasteurization, milk, PID-controller, censor , temperature

  keypad fungsi sebagai setpoin data suhu dan sensor suhu

  1. Pendahuluan

  sebagai data riel plant yang dikontrol. Bagian kedua merupakan kontroler (PID) dan ketiga (keluaran) Susu-sapi merupakan bahan minuman yang mempunyai merupakan plant yang dikontrol dengan tampilan LCD. kandungan gizi tinggi tetapi rentan terhadap bakteri

  Gambar 2. menunjukan diagram sistem plant kontroler sehingga tidak tahan lama dan mudah rusak (basi) [1]. Oleh yang merupakan implementasi dari Gambar 1. karena itu, perlu adanya pengolahan susu untuk mengoptimalkan kualitas dan ketahanan susu.

  Pasteurisasi merupakan salah satu proses pemanasan yang dilakukan pada susu segar sehingga menjadi produk yang memiliki kedaluwarsa lebih lama. Proses pasteurisasi dapat dilakukan baik dengan temperatur tinggi maupun temperatur rendah [2]. LTLT (Low Temperature Long

  Time). Metode LTLT pada dasarnya dilakukan dengan

  pemanasan susu sampai suhu 63-65°C dan dipertahankan pada suhu tersebut selama 30 menit. HTST (High Gambar 1. Diagram Blok Sistem Kontroler [5]

  Temperature Short Time) yakni proses pemanasan dengan

  suhu tinggi dalam waktu singkat, dilakukan dengan pemanasan susu selama 15 16 detik pada suhu 73-75°C atau lebih. Data hasil penelitian HTST, warna : putih susu

  kekuningan, rasa : gurih, aroma : wangi susu dan tekstur : sedikit mengental. [3].

  Pada penelitian ini digunakan metode LTLT (Low

  Temperature Long Time) menggunakan kontroller PID

  (proportional, integral, derivative) bertujuan untuk mempercepat respon sebuah sistem, menghilangkan offset

  Gambar 2. Diagram Blok Plant Kontroller [6]

  dan menghasilkan perubahan awal yang besar (osilasi). [4]

  2.2 Membuat Pemodelan System PID

  2. Metode Penelitian

  Perancangan kontrol PID dalam prosesnya

2.1 Merancang Sistem

  menggunakan rumusan yang membutuhkan umpan balik Membuat diagram blok sistem seperti ditunjukan dalam pembacaan sensor suhu PT 100. dan digunakan untuk Gambar 1, yang dibagi dalam tiga bagian. Pertama sebagai menghitung rumus osilasi pada sebuah program. Diagram masukan : push-button fungsi sebagai tombol start-switch , blok Kontroller PID ditunjukan dalam Gambar 2.

  Langkah pertama yang dilakukan adalah mengambil respon

  Korespondensi: hariyadi.singgih07@gmail.com

  dari plan yang diperoleh secara eksperimental dengan

  a) Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang

  b) Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang

  19 masukan unit step, untuk mendapatkan nilai tu dan ta, seperti ditunjukkan dalam Gambar 3. [6].

  Gambar 3. Respon Plant Terhadap Masukan Unit Step Tabel 1. Pemodelan Strejc [7].

  = Ta/2.71 = 300/2.71

  2L 0,5L Setelah didapatkan fungsi alih dari unit step langkah selanjutnya adalah menghitung nilai Kp, Ti, dan Td sesuai dengan aturan Ziegler-Nichols.

  Gambar 4. Respon Awal Heater Terhadap Unit Step Dari grafik Gambar 4, didapatkan Tu = 220 dan Ta = 3000.

  Maka untuk menentukan orde yang digunakan pada permodelan strejc dapat dilakukan dengan :

  Tu/Ta = 0.085

  Dengan didapatkannya nilai 0.085 maka nilai tersebut dianggap mendekati 0.1036 yaitu berada dalam orde 2. Kemudian nilai T dan dapat diperoleh berdasarkan tabel permodelan strejc.

  Ta/T

  = 2.71

  T

  = 110.7 sec Tu

  T d

  = Ta x (Tu/Ta) = 300 x 0.085

  = 25.5 sec

  = Tu - Tu = 22 25.5

  = 4.8 sec

  Dimana : S = = 0.010 Dengan menggunakan pendekatan deret Taylor, akar-akar karakteristiknya dapat dihitung : Untuk orde n = 2 , derajat pembilang adalah sebesar-besarnya orde II

  G(s) = K = K

  Diperoleh : K = = = 0.94

  2.3 Simulasi System

  P T/L ~ PI 0,9 T/L L/0.3 PID 1,2 T/L

  T i

  Dengan menggunakan pendekatan deret Taylor, akar-akar karakteristiknya dapat dihitung sebagai berikut :

  Ts S e e K s G s s

  a.

  Untuk orde n = 1 , derajat pembilang sebesar-besarnya adalah orde nol :

  1 ) 1 (

  ) ( Ts e

  K s G s

  ................................ (1) [8] b. Untuk orde n = 2 , derajat pembilang adalah sebesar-besarnya orde I :

  2

  ) 1 ( ) (

  .............................. (2) [8] c. Untuk orde n = 3 , derajat pembilang adalah sebesar-besarnya orde II :

  Tipe Kontroler K p

  3

  2 ) 1 (

  2 ) ( Ts S e e S e

  K s G s s s

  ......... (3) [8] Setelah didapatkan fungsi alih menggunakan pemodelan

  sterjc, didapatkan hasil perhitungan transfer function

  menggunakan deret taylor. dan disimulasikan menggunakan program aplikasi matlab. Hasil Simulasi didapatkan model sistem yang telah didesain, maka dapat ditentukan nilai : L dan T dari kurva respon.

  Tabel 2. Paramater PID dengan metode kurva reaksi Ziegler-Nichols [9].

  Hasil penghitungan transfer fungsi kemudian disimulasikan menggunakan program aplikasi Matlab , ditunjukan dalam Gambar : 5, hasil fungsi transfernya ditunjukan dalam Gambar : 6

  Gambar 5. Blok Diagram Transfer Function PID dengan Metode Strejc. Gambar 6. Hasil Simulasi Matlab Parameter-parameter PID didapat langsung dari grafik simulasi : L = 20 s T = 300 s

  Maka nilai Kp, Ki, dan Kd dapat dihitung sebagai berikut :

  Kp = Ti = 2 x L = 2 x 20 = 40 Td = 0,5 x L = 0,5 x 20 = 10

  Kontroller yang digunakan adalah Atmega-16 Gambar rangkaian kontroller minimum sistem Atmega ditunjukkan pada Gambar 7. Dimana : PORT.A0-A7 dipakai sebagai data masukan sensor PORT.B0-B7 dipakai sebagai data masukan keypad PORT.A0-A7 dipakai sebagai data masukan PORT.C0-C4 dipakai sebagai data keluaran tampilan PORT.PO.01-PO.04 dipakai sebagai data keluaran kontroler heater.

  Gambar 7. Rangkaian Minimum Sistem Atmega 16 [10]

  3. Hasil Dan Pembahasan

  Membandingkan hasil pengujian tanpa dan dengan kontroler PID.

  3.1 Hasil Pengujian Tanpa Kontrol (PID) Gambar 8. Grafik Respon Awal Suhu Terhadap Waktu Pembahasan-1.

  Setelah diperoleh respon grafik dengan memberikan nilai

  Kp = 18, Ki= 0.45 dan Kd = 180, Grafik dalam Gambar : 8

  menunjukkan waktu naik (Tr) = 2400s, waktu tunda (Td) = 140 s, waktu puncak (Tp) = 2700s, waktu turun (Ts) = 3700 s, maksimal overshoot (Mp) = 2°C dan error steady

  state : 1.5%.

  3.2 Hasil Pengujian dengan Kontrol PID

  Dengan digunakan nya kontrol PID (Gambar : 9) proses pemanasan susu, kenaikan suhu sangat lambat namun waktu yang dicapai pada saat diberi kontrol PID lebih cepat dan dapat mecapai keadaan steady state cukup cepat dibandingkan tanpa kontrol PID

  T T

2.4 Perancangan Embedded System Atmega 16

  Tabel 4. Hasil Pengujian Sistem dengan Bahan Uji Susu 20 Liter No Data Visual Hasil Pengujian Suhu 1. Gambar 9. Grafik Respon Menggunakan Kontrol PID 2. Pembahasan-2

  Setelah dilakukan pengujian simulasi, langkah selanjutnya melakukan pengujian riil sistem. Menggunakan kontrol PID sebagai proses pasteurisasi susu dengan setpoint suhu maksimum : 65°C menggunakan kapasitas susu 10 Liter dan 20 Liter dan dilihat pula waktu 3. /lama pemanasan sampai dengan setpoint. 65°C. Masing-masing dilakukan sebanyak 3-kali pengujian. Data hasil pengujian masing-masing diberikan dalam Tabel : 4.4 dan Tabel : 4.5.

  Tabel 3. Hasil Pengujian Sistem dengan Bahan Uji Susu 10 Liter Pembahasan-3 No. Data Visual Hasil Pengujian Suhu Data visual dalam Tabel 3. dapat dilihat, dengan

  menggunakan bahan uji susu 10 liter dilakukan pengujian sistem sebanyak 3 kali. Pada pengujian pertama waktu yang dapat dicapai hingga setpoint yaitu : 16 menit 23 detik dengan error pembacaan suhu sebesar : 0%. Pada pengujian

  1.

  kedua waktu yang dapat dicapai sampai hingga setpoint yaitu : 15 menit 55 detik dengan error pembacaan suhu :

  1.5%. Sedangkan pada pengujian ketiga didapatkan waktu

  yang dicapai sampai hingga setpoint yaitu : 14 menit 25 detik dengan error pembacaan suhu : 1.5%. Pada pengujian sistem dengan menggunakan kapasitas susu 10 liter, terdapat perbedaan waktu yang dicapai sampai dengan setpoint, akan tetapi perbedaan tersebut masih dapat 2. dikatakan baik karena hanya terdapat selisih waktu beberapa detik. Sedangkan pada pembacaan suhu antara

  termometer (referensi) dengan tampilan LCD mempunyai

  rata rata error sebesar : 1%, hal tersebut masih dapat ditoleransi karena pembacaan suhu antara Termometer dengan tampilan LCD tidak lebih dari : 5%.

3. Pembahasan-4

  Data visual dalam Tabel 4 dapat dilihat, dengan menggunakan bahan uji susu 20 liter dilakukan pengujian sebanyak 3 kali. Pada pengujian pertama waktu yang dapat dicapai sampai dengan setpoint yaitu : 31 menit 25 detik dengan error pembacaan suhu sebesar 0%. Pada pengujian kedua waktu yang dapat dicapai sampai dengan setpoint yaitu : 31 menit 26 detik dengan error pembacaan suhu

  0%. Sedangkan pada pengujian ketiga didapatkan waktu

  yang dicapai sampai dengan setpoint yaitu : 30 menit 20

• Aroma asam

  Pembahasan-5

  [1]. Ali, Muhamad. 2004. Pembelajaran Perancangan Sistem Kontrol PID Dengan Software MATLAB Yogyakarta :UniversitasNegeri Yogyakarta, Jurusan Pendidikan Teknik Elektro.

  Daftar Pustaka

  4. Hasil pengujian pasteurisasi susu menggunakan metode HTST relatif lebih baik dari metode LTLT.

  3. Sedangkan pembacaan suhu pada pengujian sistem dengan kapasitas susu 10 liter dan 20 liter sangat baik karena hanya mempunyai kesalahan (error) sebesar : 1% dan 0%, dikarenakan sensor suhu PT100 memiliki linieritas dan sensitifitas tinggi.

  Pada pengujian ke 2 dan ke 3 suhu pada tangki lebih panas sehingga waktu yang diperoleh lebih cepat.

  Pasteurisasi. Malang : Universutas Brawijaya, Jurusan Teknik Elektro. [5]. Pratomo,Teguh Budi dan Andi Dharmawan. 2013.

  Purwarupa Sistem Kendali Suhu dengan Pengendali PID Pada Sistem Pemanas Dalam Proses Refluk/ Distilasi.Yogyakarta : Universitas Gajah Mada, Jurusan Ilmu Komputer dan Elektronika.

  [6]. Ramadhan, Khairul. 2014.Sistem Kontrol Multivariabel Temperaturdan Level dengan Yokogawa DCS CENTUM VP.Malang :Universitas Brawijaya, JurusanTeknikElektro.

  [7]. Roshana, Linda.2010.Rancang Bangun Sistem Pasteurisasi Susu Mentah Berbasis Mikrokontroller AT89S51.Semarang :Universitas Diponegoro, Jurusan Fisika.

  detik dengan error pembacaan suhu 0%.

  [8]. Wijaya,Eka Chandra dan Iwan Setiawan.2004 .Auto Tuning PID Berbasis Metode Osilasi Ziegler Nichols Menggunakan Mikrokontroller AT89S52 Pada Pengendalian Suhu .Semarang :Universitas Diponegoro, Jurusan Teknik Elektro. troller AVR

  dan sedikit mengental.

  Data Uji dalam Tabel 5 dan Tabel 6, bila diperbandingkan hasil proses pasteurisasi susu dari kedua metode tersebut disimpulkan, bahwa metode HTST relatif lebih baik dilihat dari sisi produksi, yakni warna : putih susu, aroma wangi

  Kental, terdapat endapan diatas

  Semarang : Unika Soegijapranata, FakultasTeknologiPertanian. [4]. Kustanti, Ika.2012. Otomatisasi Proses Mixing Pada Susu

  Agak wangi susu

  Agak Manis

  20 liter Putih susu kekuning.

  Liquid

  Manis Wangi susu

  3.3.2` Tabel : 6. Data Hasil Uji Metode HTST Kapasitas bahan Uji (liter) Warna Rasa Aroma Tekstur 10 liter Putih susu Agak

  Menge ntal

  Terbentuk 2 lapisan. Atas: krem. Bawah: putih susu

  20 liter

  Menge ntal

  tawar Agak manis

  3.3 Perbandingan Hasil Uji Metode LTLT dan HTST. 3.3.1` Tabel : 5. Data Hasil Uji Metode LTLT Kapasitas bahan Uji (liter) Warna Rasa Aroma Tekstur 10 liter Putih susu Agak

  Data visual dalam Tabel 4., pengujian sistem dengan menggunakan kapasitas susu : 20 liter, terdapat perbedaan waktu yang dicapai sampai dengan setpoint, akan tetapi perbedaan tersebut masih dapat dikatakan baik karena hanya terdapat selisih waktu beberapa detik. Sedangkan pada pembacaan suhu dapat dikatakan sangat baik karena mempunyai rata rata error sebesar 0 %.

  [2]. Dirjen Industri Argo dan Kimia., 2009. .Road Map Industri susu. Departemen Perindustrian Jakarta. [3]. Hartayanie,Laksmi dan Ita Sulistyawati. 2010.Sentuhan Teknologi Untuk Meningkatkan Nilai Susu Sapi.

4. Kesimpulan

  diperlukan pengkondisian awal pada sistem mekanik dengan pengujian selanjutnya (2 dan 3) berbeda.

  2. Pada pengujian sistem dengan bahan uji susu sebanyak : 10 liter dan 20 liter waktu yang diperlukan hingga dicapai setpoint antara uji percobaan 1 hingga 3 semakin cepat (uji percobaan-1 lebih lambat), karena

  naik (Tr) = 2400s, waktu tunda (Td) = 140 s, waktu puncak (Tp) = 2700s, waktu turun (Ts) = 3700 s, maksimal overshoot (Mp) = 2°C dan error steady state 1.5%

  Kd = 180 dengan respon grafik menunjukkan waktu

  Hasil analisis dan pembahasan pada penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu :

  ATMega8/32/16/8535 dan pemrogramannya dengan winotox@gmail.com [10].Yusuf, Akhmad 2011. Tingkat Kontaminasi Escherichia coli Pada Susu Segar di Kawasan Gunung Perak,

  Kabupaten Sinjai Makasar : Universitas Hasanuddin, Jurusan Produksi Ternak.

  1. Pada proses pemanasan susu menggunakan kontrol PID dengan bahan uji susu 10 liter dibutuhkan waktu selama 2400 detik dengan nilai Kp = 18, Ki = 0.45 dan