http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/83 2017-07-10T01:20:29Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/85349 Optimasi Real-Time Untuk Esterifikasi Asam Oleat Dengan Gliserol Menggunakan Seleksi Sensor Inframerah Secara Adaptif Soenandi, Iwan Aang Monogliserida sebagai salah satu produk esterifikasi yang antara lain adalah gliserol monooleat diperlukan sebagai bahan baku dengan jumlah yang meningkat sepanjang tahun dalam industri obat-obatan, kosmetik dan perawatan tubuh lainnya. Berdasarkan peningkatan tersebut maka produksi dari gliserol monooleat dengan menggunakan bahan baku asam lemak menengah atau rantai panjang memberikan peluang untuk dioptimasi lebih lanjut. Untuk mengoptimalkan produksi Gliserol MonoOleat (GMO) dengan proses esterifikasi yang memiliki gangguan dan ketidakpastian dalam proses reaksi yang berlangsung di dalam reaktor akan digunakan metode optimasi secara realtime (RTO). Dari penelaahan pada penelitian sebelumnya, ditemukan bahwa aplikasi RTO dapat digunakan pada proses yang berlangsung untuk mengevaluasi variabel dalam operasi, dan dalam perkembangan selanjutnya beberapa penelitan menerapkan aplikasi RTO untuk proses kimia berdasarkan pengamatan dari komposisi produk. Berdasarkan motivasi utama penelitian ini, dirumuskan lima tujuan besar yaitu: (1) untuk membuat model simulasi proses esterifikasi secara real-time dengan dukungan metode Self-Optimization (SO), (2) untuk membangun sistem monitoring secara real-time dengan menggunakan metode klasifikasi, (3) untuk mengembangkan model optimasi menggunakan RTO pada proses esterifikasi menggunakan kontrol cluster secara adaptif, (4) untuk meningkatkan metode RTO dengan sistem seleksi gradien sensor yang adaptif, dikombinasikan dengan metode classification pada proses batch dan (5) untuk mendesain model scaling-up menggunakan metode RTO untuk proses batch. Untuk memenuhi tujuan tersebut, sebagai langkah pertama adalah pembuatan analisis sistem awal dengan diagram Business Process Modelling and Notation (BPMN 2.0) untuk mendeskripsikan fungsi SO dari alur kerja yang bekerja sama dan berkorelasi sebagai hasil abstraksi pada fase konseptual. Selanjutnya, pemodelan sistem kontrol, yang dibuat menggunakan simulasi Stateflow, untuk mensimulasikan tiga kelompok dari control state menggunakan klasifikasi dengan metode SVM dan pada akhirnya divalidasi dalam skala laboratorium untuk pengukuran kinerja pada sistem baru yang dikembangkan ini. Penelitian ini menggunakan hasil validasi dengan skala laboratorium menggunakan metode RTO dengan seleksi sensor secara adaptif, menunjukkan peningkatan hasil hingga 14%, mengurangi durasi proses sebesar 20 menit, kecepatan rotasi pengaduk efektif adalah 300rpm sampai 450rpm dan suhu akhir pada rentang 200°C sampai 210°C. Rekomendasi dari penelitian saat ini, maka diperlukan peningkatan mutu bahan komponen dari sensor-sensor, terutama sensor yang tahan digunakan dalam suhu dan tekanan tinggi serta integrasi peralatan untuk kontrol yang lebih baik dan cepat. 2017-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/85339 Pengembangan Model Desain Kemasan Minuman Ringan Berbasis Kansei Engineering Azrifirwan Industri minuman ringan (ready to drink, RTD) minuman teh kemasan botol saat ini mengalami volume penjualan yang signifikan sesuai dengan pertumbuhan penduduk dan daya beli konsumen. Salah satu upaya agar produk tetap diminati oleh konsumen dan memiliki daya tarik adalah inovasi desain kemasan. Daya tarik desain kemasan adalah kombinasi antara elemen visual dan elemen struktur, yaitu dapat mempengaruhi ekspektasi, persepsi dan kesukaan konsumen terhadap RTD. Kompleksitasnya adalah ketika produsen mengeluarkan produk dengan format baru, memiliki varian rasa dan perubahan visual kemasan produk. Karakteristik desain kemasan botol harus memperhitungkan kombinasi dan proporsional antara elemen warna, tulisan, gambar dan juga bentuk kemasan untuk memenuhi aspek ergonomik. Kombinasi pada elemen desain akan membuat konsumen memiliki kata-kata ekspresi sendiri untuk menggambarkan preferensi-persepsi mereka. Permasalahan- nya adalah proses desain kemasan saat ini cenderung kepada persepsi dan intuisi desainer, tidak menggunakan teknik terukur yang dapat mengetahui persepsi kon- sumen serta memerlukan waktu lama. Relasi persepsi konsumen dengan elemen desain tidak mudah untuk dilakukan, di mana memerlukan pemahaman terhadap deskripsi semantik dan deskripsi atribut-variabel. Berdasarkan hal ini, dibutuhkan sebuah pengembangan model desain kemasan yang mampu merepresentasikan hubungan kompleks antara persepsi konsumen dan elemen-elemen desain. Model yang dikembangkan diharapkan dapat menjadi pengetahuan, dan sebagai salah satu metoda untuk menghasilkan desain kemasan inovasi. Selain itu model ini juga akan menyederhanakan proses diagnosis kompleks menjadi lebih sederhana. Tujuan penelitian ini berdasarkan penjelasan diatas adalah mengembangkan model untuk desain kemasan RTD berbasis kepada Kansei Engineering dengan menggunakan teknik data mining. Submodel pertama adalah membuat analisis sistem dengan menggunakan metode Business Process Model and Notation (BPMN) untuk mengetahui alur proses desain kemasan minuman ringan. Analisis sistem menjelaskan bagaimana menghasilkan ide (idea generation), konsep desain (concept generation), seleksi konsep (concept selection). Pemodelan proses bisnis mendefinisikan aktor yang terlibat, menjelaskan interaksi antar aktor, dan mengilustrasikan proses pengiriman data. Keluaran dari pemodelan proses bisnis ini adalah pemahaman pengembangan desain kemasan RTD berbasis Kansei Engineering (KE). Submodel kedua adalah ekstraksi kata kunci dengan menggunakan metode analisis wacana. Analisa wacana dengan menggunakan ekstraksi kata kunci dan pemetaan pesan telah menghasilkan kumpulan kata-kata, yang didefinisikan sebagai kata Kansei partisipan (konsumen). Hasil penelitian didapatkan bahwa partisipan mampu menganalisis fungsionalitas, kegunaan dan memberikan perhatian aspek ergonomi (human factor) terhadap desain kemasan RTD. Keluaran analisis wacana adalah kata Kansei yang digunakan sebagai materi kuesioner, pada submodel ketiga. Submodel ketiga adalah reduksi dimensi kata Kansei dengan menggunakan metode Principle Component Analysis. Pada tahap ini kuisioner digunakan untuk menilai elemen desain minuman teh kemasan dengan menggunakan metode semantic differential. Hasil reduksi data didapatkan dua kata Kansei yaitu eye-catching dan serius. Pada pemetaan kata Kansei dan elemen desain, konsumen dapat mengidentifikasi elemen visual desain minuman teh dalam kemasan botol seperti warna, tulisan, gambar, label, dan bentuk kemasan. Kata Kansei eye-catching dan serius digunakan sebagai atribut keputusan pada kaidah keputusan. Submodel keempat adalah penyusunan kaidah keputusan dengan menggunakan metode Bayesian Rough Set. Kaidah keputusan telah berhasil mendefinisikan logika if-then antara atribut keputusan dan elemen-subelemen visual dan struktur. Kata Kansei serius dicirikan oleh kombinasi tulisan teks produk yang tidak legible, ukuran huruf kecil, warna tunggal pada teks, warna label dominan cokelat, hitam, hijau dan tidak ada ilustrasi gambar. Kata Kansei eye-catching dipersepsikan oleh konsumen dengan kombinasi antara atribut desain berupa ketajaman warna, tulisan teks, ukuran teks, warna teks dan warna label dominan seperti cokelat, merah, hijau, putih, dan terdapat ilustrasi air. Suatu botol RTD disebut ergonomis jika terdapat elemen struktur seperti tinggi botol, lengkung, tutup botol dan diameter dasar botol. Pengembangan model desain elemen pada kemasan minuman teh dapat menjadi referensi untuk inovasi desain kemasan. Penelitian ini dapat memberi nilai tambah untuk pengembangan desain kemasan bagi industri dan UMKM untuk membuat desain yang menarik perhatian konsumen. 2017-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/83998 Model Mitigasi Gangguan Rantai Pasok Tepung Terigu Dengan Substitusi Bahan Baku Tepung Lokal Trisna Tepung terigu merupakan komoditas penting di Indonesia karena industri makanan baik skala kecil menengah maupun besar modern umumnya berbasis tepung terigu. Konsumsi terigu nasional dan impor gandum setiap tahun terus meningkat Ketergantungan Indonesia dengan tepung terigu tersebut dapat membahayakan ketahanan pangan, kestabilan ekonomi, dan politik karena gandum merupakan komoditas yang 100% impor sehingga rentan terhadap gangguan rantai pasok. Sementara itu berdasarkan penelitian sebelumnya bahwa tepung lokal (tepung tapioka, modified cassava flour, ganyong, jagung, ubi jalar, dll.) dapat menggantikan tepung terigu baik sebagian maupun keseluruhan namum belum dimanfaatkan secara optimal untuk mensubstitusi tepung terigu. Tujuan utama penelitian ini adalah untuk merancang model mitigasi gangguan rantai pasok tepung terigu dengan melakukan substitusi dengan tepung lokal sehingga dapat mengurangi impor gandum. Ada empat tujuan khusus yang ingin dicapai yang disusun dalam empat model, yaitu: 1) merancang rantai pasok tepung terigu dengan mempertimbangkan substitusi bahan baku tepung lokal dengan pendekatan optimasi tujuan jamak, 2) merancang rantai pasok tepung terigu dengan substitusi tepung lokal pada kondisi tidak pasti dengan pendekatan optimasi tujuan jamak fuzzy, 3) mengukur kinerja rantai pasok tepung lokal dan merancang pola kelembagaan rantai pasok yang tepat untuk mendukung substitusi tepung terigu dengan tepung lokal, 4) melakukan perencanaan bisnis tepung terigu dengan substitusi dengan tepung lokal. Optimasi tujuan jamak bertujuan untuk memperoleh rancangan rantai pasok tepung terigu yang optimal dengan mempertimbangkan substitusi bahan baku tepung lokal. Ada empat tujuan yang ingin dicapai secara bersamaan yaitu: minimisasi biaya rantai pasok, maksimisasi kualitas produk, maksimisasi keandalan rantai pasok, dan maksimisasi penggunaan tepung lokal. Tujuan yang ingin dicapai dan batasan-batasan model diformulasikan ke bentuk pemograman campuran integer non-linear tujuan jamak. Permasalahan optimasi diselesaikan dengan teknik NSGA II yang merupakan salah satu teknik pendekatan algoritme genetika. Pengambilan keputusan akhir dari himpunan Pareto front digunakan pendekatan fuzzy, LINMAP, dan TOPSIS. Keputusan terbaik dari hasil optimasi merupakan acuan untuk rekomendasi rancangan jaringan rantai pasok yang optimal. Hasil optimasi menunjukkan bahwa persentase campuran tepung lokal yang optimal pada kondisi deterministik adalah 5.55% untuk tepung tapioka. Optimasi tujuan jamak fuzzy bertujuan untuk memperoleh rancangan rantai pasok tepung terigu yang mempertimbangkan substitusi dengan tepung lokal pada kondisi yang tidak pasti. Model rantai pasok diformulasikan ke bentuk pemograman campuran integer non-linear fuzzy atau disebut possibilistic programming. Sebelum Teknik NSGA II diaplikasikan, terlebih dahulu model possibilistic programming dikonversikan ke bentuk pemograman deterministik dengan menggunakan metode fuzzy ranking dan equivalent auxiliary crisp. Teknik NSGA II diaplikasikan pada derajat kelayakan α antara 0.1 hingga 1. Solusi akhir untuk rancangan rantai pasok tepung terigu substitusi yang optimal adalah pada derajat kelayakan α=0.6 dengan substitusi tepung lokal sebanyak 5.66% tepung tapioka. Pengukuran kinerja rantai pasok tepung lokal dilakukan di Jawa Barat yang bertujuan untuk mengetahui posisi kinerja saat ini dalam rangka mendukung substitusi tepung terigu. Hasil pengukuran kinerja rantai pasok tepung lokal menunjukkan bahwa pelaku petani ubi kayu dan tapioka halus memiliki kinerja yang kurang, sedangkan pelaku tapioka kasar dan mocaf masing-masing memiliki kinerja sangat kurang dan buruk. Kinerja pelaku tepung lokal tersebut akan berdampak pada kesinambungan pasokan sehingga dapat menggangu aktivitas rantai pasok. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan perancangan model kelembagaan yang tepat. Tahapan membangun model kelembagaan meliputi identifikasi elemen-elemen yang berpengaruh, keterkaitan antar elemen, dan menentukan elemen kunci sukses dengan mengunakan teknik Interpretative Structure Modelling (ISM). Pemilihan pola kelembagaan kemitraan antara petani dan pelaku industri tepung lokal dengan mengunakan fuzzy analytical hierarchy processing (FAHP). Hasil analisis menunjukkan bahwa pola kelembagaan kemitraan antara petani ubi kayu dengan pelaku usaha tepung tapioka dan tepung mocaf adalah pola inti plasma sedangkan pola kemitraan antara pelaku tepung lokal dengan tepung terigu adalah berbentuk sub-kontrak. Perencanaan bisnis yang dibahas pada studi ini meliputi: perencana produk, perencanaan pemasaran, perencanaan teknologi, dan analisis finansial. Kriteria kelayakan investasi yang digunakan adalah Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Net B/C, Payback Period (PBP), dan analisis sensitivitas. Analisis kelayakan menggunakan discount factor 9% dan jangka investasi selama 20 tahun. Hasil kelayakan menunjukkan bahwa tepung terigu substitusi layak bila dijual pada harga jual minimal Rp. 6200.-. Analisis sensitivitas menunjuk bahwa bila terjadi kenaikan harga bahan baku sebesar 2% maka harga jual Rp. 6200 masih layak. 2017-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/83997 Modifikasi Struktur, Ukuran Dan Bentuk Fisik Pektin Bermetoksil Rendah Serta Pengaruhnya Terhadap Ketahanan Probiotik Dan Aktivitas Sel Makrofag Raw264.7 Secara In Vitro Usmiati, Sri Bakteri probiotik merupakan salah satu golongan bakteri ”menguntungkan”. Probiotik berperan mendorong pertumbuhan bakteri ”menguntungkan” lainnya untuk memproduksi metabolit sumber energi bagi inangnya. Eksistensi probiotik dalam saluran pencernaan berfungsi menstabilkan rasio ideal antara jumlah bakteri ”menguntungkan” dengan bakteri ”merugikan”. Rasio jumlah yang tidak ideal bagi keduanya ditengarai dapat mengganggu kesehatan inangnya. Sementara itu, kondisi ekstrim lambung dan usus halus (asam tinggi, enzim pencernaan, bile salt) dapat menyebabkan denaturasi sel probiotik. Untuk itu probiotik perlu dilindungi dengan cara dienkapsulasi menggunakan biopolimer seperti Low Methoxyl Pectin atau pektin bermetoksil rendah. Struktur rendah metoksil pada LMP dapat membentuk hidrogel spesifik kolon dan biocompatible sehingga viabilitas probiotik relatif stabil selama melewati kondisi ekstrim saluran pencernaan. Penggunaan LMP sebagai bahan untuk enkapsulasi probiotik merupakan suatu kesempatan untuk memberi fungsi tambahan bagi kesehatan inangnya, antara lain menstimulasi aktivitas sel makrofag (salah satu jenis sel sistem imun). Oleh karena itu, struktur, ukuran dan bentuk fisik LMP (pektin bermetoksil rendah) dimodifikasi agar dapat meningkatkan ketahanan probiotik dan dapat menstimulasi sel makrofag (sel sistem imun) menjadi lebih baik. Modifikasi LMP meliputi pemberian gugus sulfat dengan sulfatasi agar diperoleh fungsi aktivitas biologis dalam sistem imun. Modifikasi LMP juga dapat dilakukan dengan aplikasi teknologi nano. Material berskala nano dilaporkan mudah menembus lapisan submukosa saluran pencernaan dan dapat menstimulasi aktivitas sistem imun. Oleh karena itu LMP dan LMPs (LMP tersulfatasi) untuk pelindung sel probiotik dibuat nanopartikel dengan mengatur parameter suhu, konsentrasi, volume, keasaman formulasi serta teknis manual tertentu pada proses ikatan silang gelasi ionotropik. Tujuan umum penelitian ini adalah melakaukan modifikasi struktur, ukuran dan bentuk fisik pektin bermetoksil rendah untuk meningkatkan kinerja ketahanan probiotik dan aktivitas sel imun (sel makrofag). Tujuan umum ini dijabarkan menjadi tujuan-tujuan khusus pada setiap tahap penelitian. Ekstraksi pektin dari kulit jeruk nipis dengan kondisi proses menggunakan pelarut amonium oksalat+asam oksalat pada 45 menit ekstraksi pertama dan asam klorida pada 10 menit ekstraksi kedua, tingkat keasaman pH 2, dan suhu 100oC menghasilkan LMP dengan nilai Degree of Esterification (DE) 45,77%, kadar metoksil 1,53% dan kadar abu 4,77%. Penggunaan pelarut amonium oksalat+asam oksalat dan asam klorida menghasilkan rendemen pektin 10,0%, kadar Anhydrouronic Acid (AUA) 19,21%, dan nilai Berat Ekivalen 1878,82 gek. Kadar air pektin 7,91% dihasilkan dari ekstraksi menggunakan kedua tipe pelarut. Pada proses sulfatasi LMP, dipilih persentase perlakuan 2,6393% reagen SO3-DMF yang menghasilkan persentase pektin tersulfatasi 43,63%, kadar sulfat 0,3028% dan derajat substitusi 0,0155. Low Methoxyl Pectin tersulfatasi ini dapat membentuk LMP berskala nanometer pada tahap penelitian selanjutnya. Formula kombinasi LMP:LMPs (rasio 1:1) pada konsentrasi larutan pektin 2% dan larutan kation CaCl2 0,8% yang berikatan silang dalam gelasi ionotropik dapat menghasilkan nanopartikel LMPs berukuran rata-rata 603,9 nm dengan muatan -15,2 mV hingga -16,6 mV. Pada pembuatan polielektrolit LMP, larutan kitosan 0,100% berikatan silang gelasi ionotropik dengan LMP menghasilkan hidrogel LMPpe dengan karakteristik memiliki muatan positif yang stabil, kadar nitrogen 0,00688% dan kekentalan 18,53 cP. Penggunaan hidrogel LMPpe untuk melapisi sel probiotik menghasilkan kinerja melindungi sel probiotik di dalam media Simulated Gastric Fluid dan Simulated Intestinal Fluid serta dapat mencapai kolon simulasi dengan populasi lebih tinggi (7,67 log cfu/mL) dibandingkan dengan sel probiotik bebas (6,59 log cfu/mL). Penggunaan LMPsnp untuk melapisi probiotik terenkapsulasi LMPpe dapat mengoptimalkan ketahanan probiotik hingga mencapai jumlah populasi 9,06 log cfu/mL di dalam cairan kolon simulasi.. Pada pengujian pengaruh LMPsnp, LMPs dan LMP terhadap aktivitas sel makrofag, LMPsnp dapat menstimulasi proliferasi dan kemampuan fagositosis (pinositosis) sel makrofag pada konsentrasi berkisar 1,56-12,5 ppm. Nanopartikel LMPs pada konsentrasi 1,56 ppm menghasilkan aktivitas sel makrofag yang relatif lebih baik berdasarkan kemampuan fagositosis (pinositosis) dan efisiensi penggunaan konsentrasi yang lebih sedikit. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa (i) ekstraksi pektin dari kulit jeruk nipis secara suksesif menggunakan pelarut kombinasi amonium oksalat+asam oksalat selama 45 menit pertama dan asam hidroklorida selama 10 menit kedua dengan keasaman pH 2 pada suhu 100oC dapat menghasilkan Low Methoxyl Pectin (LMP); (ii) penggunaan 2,6393% reagen SO3-DMF untuk proses sulfatasi dapat menghasilkan LMP tersulfatasi (LMPs); (iii) penggunaan konsentrasi larutan pektin 2,0% pada kombinasi LMP:LMPs dengan rasio 1:1 dan larutan kalsium klorida 0,8% dapat menghasilkan LMPsnp untuk penghantar spesifik kolon; (iv) penggunaan kitosan 0,100% pada formula mengandung LMP, lisin dan dietilamin dapat menghasilkan polielektrolit LMP (LMPpe) bermuatan positif; (v) nanopartikel LMPs (LMPsnp) memiliki karakteristik sebagai penghantar sel probiotik bersifat spesifik kolon (secara in vitro); dan (vi) nanopartikel LMP tersulfatasi (LMPsnp) dapat mempengaruhi aktivitas proliferasi dan menstimulasi aktivitas fagositosis (pinositosis) sel makrofag. 2017-01-01T00:00:00Z