http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/83 2026-04-24T14:38:47Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/172892 Pengembangan Sensor Cetak Chipless RFID Berbasis Nanokomposit CuNP-rGO-PANI untuk Multi-Analyte Sensing dan Evaluasi Kinerja Nirkabel Wisudawaty, Priska Sensor cetak berbasis tinta konduktif berperan penting dalam mendukung transformasi digital di sektor manufaktur dan logistik, khususnya pada kemasan cerdas untuk produk sensitif seperti pangan, farmasi, dan elektronik. Sensor ini memungkinkan integrasi fungsi identifikasi dan pemantauan kondisi lingkungan secara nirkabel dengan biaya rendah dan fleksibilitas tinggi. Pendekatan chipless RFID menjadi solusi menjanjikan karena menghilangkan kebutuhan chip aktif, sehingga lebih sesuai untuk produksi masal dan sistem internet of things (IoT) pasif. Namun demikian, kompleksitas desain resonator dan keterbatasan material konduktif cetak masih menjadi tantangan utama, sehingga diperlukan pengembangan material fungsional dan formulasi tinta yang sederhana, stabil, dan mudah diskalakan melalui metode screen printing. Material berbasis grafena memiliki sifat listrik dan mekanik yang unggul, namun kecenderungan restacking antar lembaran reduced graphene oxide (rGO) dapat menurunkan kinerjanya. Dalam penelitian ini, polianilin (PANI) berperan sebagai matriks polimer sekaligus spacer utama yang mencegah restacking rGO dan membentuk struktur berpori, sedangkan nanopartikel tembaga (CuNP) berfungsi sebagai conductive bridge yang memperpendek jalur perkolasi elektron dan meningkatkan konduktivitas listrik. Kombinasi CuNP-Rgo-PANI dirancang sebagai material multifungsi yang berperan sebagai elemen konduktif sekaligus elemen sensitif pada sensor cetak chipless RFID. Penelitian ini berfokus pada pengembangan sensor cetak chipless RFID berbasis nanokomposit CuNP-rGO-PANI dan evaluasi kinerjanya melalui dua aspek utama, yaitu (i) kemampuan sensing multi-analit, yang direpresentasikan oleh respon sensor terhadap amonia (NH3), etanol, dan kelembaban, serta (ii) keandalan pembacaan nirkabel (reading robustness) terhadap variasi jarak baca dan sudut pembacaan. Parameter S11 dan S21 digunakan sebagai indikator perubahan karakteristik resonansi frekuensi tinggi akibat interaksi material dengan analit, bukan sebagai parameter sensing itu sendiri. Respon sensor bersifat near real-time, di mana perubahan sifat listrik nanokomposit dapat terdeteksi secara langsung melalui pergeseran dan atenuasi sinyal resonansi tanpa proses pasca pengolahan yang kompleks. Tahap pertama penelitian mencakup sintesis nanokomposit CuNP-rGO-PANI serta karakterisasi struktural, morfologi, dan interaksi kimia antar komponen. Hasil raman menunjukkan peningkatan rasio ID/IG akibat interaksi CuNP dan proses termal, sementara analisis SEM mengonfirmasi dispersi CuNP berukuran nano dengan ukuran ekuivalen rata-rata 11,48 nm dalam matriks rGO-PANI. Hasil FTIR mengindikasikan adanya interaksi kimia antar komponen, dan stabilisasi CuNP dalam matriks PANI terbukti membantu mengurangi restacking grafena. Hasil ini menegaskan bahwa nanokomposit CuNP-rGO-PANI memiliki potensi tinggi sebagai material tunggal multifungsi yang mampu berperan sekaligus sebagai elemen konduktif dan sensitif dalam sensor cetak chipless RFID. Tahap kedua berfokus pada optimasi formulasi tinta konduktif menggunakan pendekatan response surface methodology-central composite design (RSM-CCD). Hasil penelitian menunjukkan formulasi terbaik pada 74,52% material, 17,40% pengikat, dan waktu curing 10,09 menit, menghasilkan konduktivitas sekitar 5,03 S/cm dan resistansi sekitar 20,12 O dengan validitas model yang tervalidasi secara statistik. Tahap ketiga mengevaluasi kinerja sensor cetak terhadap berbagai analit dan performa pembacaan frekuensi tinggi untuk aplikasi chipless RFID. Sensor menunjukkan resonansi yang stabil di sekitar 8,58 GHz dengan penurunan tajam parameter S11 dan S21, serta mempertahankan respon resonansi yang andal hingga jarak baca sekitar 6,2 cm dan toleransi sudut pembacaan hingga ±30°. Sensor juga menunjukkan kemampuan multi-analyte sensing yang selektif, dengan respons paling kuat terhadap NH3 melalui mekanisme dedoping PANI yang diperkuat oleh rGO dan CuNP, sementara respons terhadap etanol dan kelembaban terdeteksi secara reproducible dan stabil. Secara keseluruhan, perubahan sifat listrik nanokomposit CuNP-rGO-PANI terbukti dapat dimanfaatkan secara efektif sebagai mekanisme sensing dalam sistem pembacaan nirkabel berbasis gelombang mikro untuk aplikasi sensor cetak chipless RFID.; Conductive ink-based printable sensors play an important role in supporting digital transformation in the manufacturing and logistics sectors, particularly in smart packaging for sensitive products such as food, pharmaceuticals, and electronics. These sensors enable the integration of identification and environmental monitoring functions wirelessly at low cost and with high flexibility. The chipless RFID approach is a promising solution because it eliminates the need for active chips, making it more suitable for mass production and passive internet of things (IoT) systems. However, the complexity of resonator design and the limitations of printable conductive materials remain major challenges, requiring the development of functional materials and ink formulations that are simple, stable, and easily scalable through screen printing methods. Graphene-based materials have superior electrical and mechanical properties, but the tendency for reduced graphene oxide (rGO) sheets to restack can reduce their performance. In this study, polyaniline (PANI) acts as both a polymer matrix and a main spacer that prevents rGO restacking and forms a porous structure, while copper nanoparticles (CuNP) function as conductive bridges that shorten the electron percolation path and increase electrical conductivity. The CuNP-rGO-PANI combination is designed as a multifunctional material that acts as both a conductive element and a sensitive element in chipless RFID printed sensors. This study focuses on the development of a printable chipless RFID sensor based on CuNP-rGO-PANI nanocomposites and the evaluation of its performance from two main perspectives: (i) multi-analyte sensing capability, as reflected by the sensor responses to ammonia (NH3), ethanol, and humidity; and (ii) the robustness of wireless readout under variations in reading distance and reading angle. The S11 and S21 parameters are employed as indicators of changes in high-frequency resonance characteristics resulting from interactions between the nanocomposite material and target analytes, rather than serving as direct sensing parameters. The sensor exhibits a near real-time response, wherein changes in the electrical properties of the nanocomposite are directly detected through resonance shifts and signal attenuation without the need for complex post-processing. The first stage of the study involved the synthesis of CuNP-rGO-PANI nanocomposites and comprehensive characterisation of their structural, morphological, and chemical properties. Raman spectroscopy revealed an increase in the ID/IG ratio, attributed to interactions between CuNPs and rGO as well as thermal processing effects. SEM analysis confirmed the homogeneous dispersion of nano-sized CuNPs within the rGO-PANI matrix, with an average equivalent particle size of 11.48 nm. FTIR spectra indicated the presence of chemical interactions among the composite components, while stabilisation of CuNPs within the PANI matrix was found to mitigate graphene restacking. These findings demonstrate that the CuNP-rGO-PANI nanocomposite is a promising multifunctional single material capable of simultaneously serving as both conductive and sensitive elements in printed chipless RFID sensors. The second stage focused on optimising the conductive ink formulation using a Response Surface Methodology–Central Composite Design (RSM–CCD) approach. The optimal formulation was determined to consist of 74.52% nanocomposite material, 17.40% binder, and a curing time of 10.09 minutes, yielding a conductivity of approximately 5.03 S/cm and an electrical resistance of approximately 20.12 O. The developed quadratic model exhibited strong statistical validity, confirming the reliability of the optimisation results. The third stage evaluated the performance of the printed sensor in response to various analytes as well as its high-frequency wireless readout characteristics for chipless RFID applications. The sensor exhibited a stable single resonance at approximately 8.58 GHz, accompanied by sharp decreases in the S11 and S21 parameters. Reliable resonance behaviour was maintained at reading distances of up to approximately 6.2 cm, with angular tolerance extending to ±30°. In addition, the sensor demonstrated selective multi-analyte sensing performance, with the strongest and fastest response observed for NH3, attributed to a PANI dedoping mechanism synergistically enhanced by rGO and CuNPs. Responses to ethanol and humidity were also detected in a reproducible and stable manner. Overall, the observed changes in the electrical properties of the CuNP–rGO–PANI nanocomposite confirm its effective utilisation as a sensing mechanism in microwave-based wireless readout systems for printed chipless RFID sensor applications. 2026-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/172889 REKAYASA SISTEM PEMBIAYAAN RANTAI PASOK KOPI DALAM KERANGKA TRANSFORMASI DIGITAL BERBASIS SISTEM TERDISTRIBUSI DI PULAU LOMBOK Hidayat, Agriananta Fahmi Pembiayaan rantai pasok kopi di Pulau Lombok masih banyak berjalan melalui hubungan informal dan mekanisme ijon. Dalam praktiknya, transaksi sering terjadi tanpa kontrak formal, tanpa verifikasi–validasi yang terdokumentasi, dan tanpa jejak audit yang konsisten. Akibatnya, bukti administratif mudah diperdebatkan, risiko moral hazard meningkat, dan ketidakpastian kualitas, kuantitas, waktu, serta pembayaran sulit dikendalikan. Kondisi ini membuat pembiayaan formal tersendat karena aktor yang berkepentingan tidak memiliki bukti yang cukup kuat untuk mendukung keputusan pembiayaan. Disertasi ini mengembangkan rekayasa sistem pembiayaan dalam kerangka transformasi digital berbasis sistem terdistribusi untuk memperkuat tata kelola pembiayaan. Sistem terdistribusi diperlukan karena bukti pembiayaan tersebar lintas organisasi, sehingga dibutuhkan informasi yang dapat disepakati bersama, sulit dimanipulasi, dan dapat diaudit kapan pun dibutuhkan. Karena itu, pembayaran tetap dilakukan melalui bank konvensional agar kompatibel dengan praktik berjalan, sementara sistem terdistribusi diposisikan sebagai trust/proof layer yang merekam bukti administrasi dan bukti proses secara konsisten lintas aktor. Tujuan penelitian ini adalah merekayasa sistem informasi tata kelola pembiayaan rantai pasok kopi berbasis koperasi yang mengikat proses TO-BE, kontrak berbasis risiko, diagnosis kesiapan (TOE–TTI), dan uji kelayakan operasional proof layer sehingga keputusan pembiayaan menjadi berbasis bukti dan dapat diaudit lintas aktor tanpa memindahkan settlement dana ke on-chain. Tahap awal penelitian memetakan proses pembiayaan eksisting menggunakan Business Process Model and Notation (BPMN) untuk menggambarkan aktor, aktivitas, dan aliran informasi sesuai kondisi lapangan. Selanjutnya, analisis kesenjangan supply chain finance (SCF) membandingkan kondisi aktual dengan karakteristik ideal SCF untuk menetapkan titik intervensi yang paling kritis. Rancangan BPMN TO-BE kemudian menempatkan koperasi sebagai pusat koordinasi pembiayaan sekaligus pusat koordinasi bukti, dengan langkah wajib verifikasi, validasi, dan perekaman bukti sebelum keputusan pembiayaan diambil. Uji persepsi multi-aktor digunakan untuk menilai penerimaan rancangan pada aspek proses, pembiayaan, kontrak, dan tata kelola. Hasil Tahap 1 menegaskan bahwa kendala utama bukan sekadar kekurangan modal, melainkan lemahnya tata kelola bukti dan aliran risiko. Pemetaan AS-IS memperlihatkan dominasi kontrol pembayaran dan harga oleh aktor perantara serta minimnya pembuktian yang dapat ditelusuri. Analisis kesenjangan SCF mengidentifikasi gap kelembagaan koperasi dan gap aliran risiko sebagai celah paling menentukan untuk membuka pembiayaan formal dan mendorong partisipasi investor. Pada uji persepsi, dukungan terhadap perubahan proses dan penguatan kontrak cenderung lebih kuat dibanding penerimaan terhadap pembagian risiko, sehingga desain governance perlu menekankan mekanisme bukti dan aturan yang jelas. Tahap berikutnya merancang kontrak pembiayaan berbasis risiko sebagai rule-driven contract lifecycle yang mencakup assessment, negotiation, execution, dan monitoring. Cooperative score digunakan untuk memetakan profil risiko koperasi dan mengarahkan pemilihan menu kontrak A/B/C. Kinerja operasional dinilai melalui SLA multi-dimensi dan konsekuensi diaktifkan melalui aturan penalty, buyback, dan reward yang terukur. Validasi deterministik dan simulasi Monte Carlo digunakan untuk menguji stabilitas rancangan dan memetakan sebaran outcome serta indikator risiko di bawah ketidakpastian. Kelayakan implementasi kemudian diuji melalui pengukuran kesiapan adopsi berbasis integrasi Technology, Organization, dan Environment (TOE) dan Trust, Transparency, dan Inclusion (TTI). Hasilnya menunjukkan kesiapan ekosistem berada pada level tinggi, namun dimensi transparency dan kesiapan investor menjadi titik lemah yang perlu ditangani secara spesifik. Pemetaan berbasis aktor menempatkan koperasi sebagai institusi paling siap untuk menjadi anchor implementasi, sedangkan investor memerlukan penguatan proposisi manfaat dan jaminan bukti yang dapat diverifikasi lintas peran. Tahap akhir menutup penelitian dengan uji kelayakan operasional menggunakan simulasi discrete-event berbasis kerangka tiga pilar: QoS jaringan, kualitas evidence, dan dampak ekonomi. Pilar evidence menilai apakah bukti dapat berfungsi sebagai marker governance yang committed, valid, dan timely, sementara perubahan kapasitas approval dan disiplin bukti diuji untuk melihat batas kelayakan dan mode kegagalan tata kelola pada kondisi operasi yang berbeda. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rancangan kontrak berbasis risiko stabil (deterministik dan Monte Carlo), readiness ekosistem relatif tinggi namun transparency dan investor menjadi bottleneck, serta proof layer hanya layak ketika bukti memenuhi CVT dan approval gate tidak menimbulkan backlog; disertasi menghasilkan tiga luaran utama: model kontrak berbasis risiko, indeks kesiapan TOE–TTI, dan kerangka uji kelayakan tiga pilar untuk evaluasi end-to-end 2026-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/172807 Desain Sistem Pengendalian Keamanan Pangan Segar Nasional: Model Untuk Pangan Segar Asal Tumbuhan Hermansyah, Dhany Pengawasan keamanan pangan segar asal tumbuhan di Indonesia masih menghadapi berbagai tantangan. Praktik penanganan di sepanjang rantai pasok mulai dari budidaya, pascapanen, distribusi, hingga penjualan sering kali belum memenuhi standar keamanan pangan yang konsisten. Hal ini dapat menimbulkan berbagai titik kritis yang berpotensi memicu kontaminasi biologis, kimia, dan fisik. Upaya pengendalian keamanan pangan segar saat ini masih belum dilakukan secara komprehensif dan terintegrasi dalam hal penjaminan, pengawasan, dan pembinaan. Kondisi ini juga belum didukung oleh kapasitas kelembagaan pengawas keamanan pangan yang memadai baik dari aspek sumber daya manusia, ketersediaan sarana dan prasarana pendukung, maupun standar pelaksanaan tugas dan fungsi. Penelitian ini bertujuan yang pertama untuk mengidentifikasi dan menganalisis faktor-faktor yang menjadi titik kritis pengendalian keamanan pangan dalam penanganan pangan segar asal tumbuhan. Komoditas yang dianalisis sebagai studi kasus adalah daun selada dan apel impor. Kedua, merancang model sistem pengendalian keamanan pangan segar yang komprehensif dan terintegrasi; dan ketiga, menyusun strategi penguatan kelembagaan pengawas keamanan pangan segar. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Failure Mode Effect and Critical Analysis (FMECA) untuk mengidentifikasi dan menganalisis titik kritis penanganan pangan segar asal tumbuhan. Model Based System Engineering (MBSE) untuk merancang sistem pengendalian keamanan pangan segar, serta Interpretive Structurala Modelling (ISM) dan Best-Worst Method (BWM) untuk menganalisis strategi penguatan kelembagaan pengawas keamanan pangan segar. Berdasarkan hasil penelitian ini diketahui bahwa dalam penanganan daun selada terdapat tiga faktor yang paling kritis yaitu suhu penyimpanan yang tidak sesuai, pencucian yang tidak menggunakan air bersih, dan wadah atau ruang penyimpanan yang kotor/tidak higienis. Apel impor memiliki titik kritis pada proses penyimpanan yang melebihi kapasitas ruang penyimpanan, muatan yang berlebih serta penumpukan di dalam kendaraan kontainer yang tidak rapi. Sistem pengendalian keamanan pangan yang dirancang berkontribusi dalam menjadikan fungsi penjaminan, pengawasan, dan pembinaan keamanan pangan lebih terintegrasi. Sistem ini menggabungkan berbagai komponen informasi pangan segar asal tumbuhan dalam satu kesatuan dan memungkinkan para pengguna untuk melakukan fungsi yang lebih dinamis. Strategi penguatan kelembagaan pengawas keamanan pangan segar yang menjadi prioritas adalah “standardisasi pelayanan penjaminan dan pengawasan”. Strategi tersebut memiliki bobot yang tinggi pada kriteria dampak terhadap kinerja kelembagaan dan dukungan regulasi/kebijakan yang kuat. Penelitian ini memberikan paradigma baru dalam pengendalian keamanan pangan segar baik secara mekanisme pengawasan, kelembagaan pengawas, dan objek yang diawasi secara terintegrasi. 2026-01-01T00:00:00Z http://repository.ipb.ac.id/handle/123456789/172516 Ekstraksi Ulvan dari Ulva lactuca L. sebagai Krioprotektan dan Aplikasinya pada Surimi Beku Istiqlaal, Suci Ulvan is a sulfated polysaccharide extracted from green seaweeds, mainly from the genera Ulva and Enteromorpha, and serves as a major structural component of the cell wall, accounting for approximately 8–40% of the biomass. Ulvan is located outside the cell lumen and associates with cellulose, proteins, and other polysaccharides through hydrogen bonding, ionic interactions, and metal bridges, forming a strong yet flexible cell wall network. Chemically, ulvan is a complex heteropolysaccharide composed predominantly of L-rhamnose as the main monomer, along with glucuronic acid and/or iduronic acid, and smaller amounts of xylose and glucose. These components are arranged in repeating disaccharide units known as ulvanobiuronic acids, in which rhamnose is sulfated. The presence of hydroxyl and sulfate groups renders ulvan highly hydrophilic, endows it with strong water-binding capacity, and imparts distinctive rheological properties. These characteristics support the potential of ulvan as a functional ingredient, particularly as a cryoprotectant, due to its ability to retain water, form viscoelastic gel systems, and reduce damage during freezing and frozen storage, such as protein denaturation and ice crystal formation. This study aimed to obtain ulvan from Ulva lactuca L. as an alternative cryoprotectant that meets the criteria of water holding capacity (WHC) > 80% and gel strength > 700 g/cm², in accordance with SNI 2694:2021. The study was conducted in three stages: (i) a systematic literature review (SLR) to evaluate the effects of different extraction methods on ulvan characteristics, particularly its water holding capacity and viscoelastic properties relevant to cryoprotective activity; (ii) determination of the extraction method that produces ulvan with structural, physicochemical, and rheological characteristics supporting cryoprotective activity, and identification of the parameters contributing to these properties; and (iii) evaluation of the cryoprotective effectiveness of the selected ulvan extract in frozen surimi during freezing and storage. The SLR results indicated that hot water extraction (HWE), enzymatic extraction (EAE), and ultrasonic-assisted extraction (UAE) were able to preserve the main monomer rhamnose, molecular weight, and relatively high sulfate content, resulting in ulvan with high WHC and viscoelastic properties. In contrast, microwave-assisted extraction (MAE) and chemical-assisted extraction (CAE) tended to produce ulvan with lower molecular weight and sulfate content, which consequently reduced WHC and rheological properties, particularly viscosity. Ulvan with high WHC and favorable rheological characteristics shows strong potential for application as a cryoprotectant in protein-based frozen products. The results of the second research phase demonstrated that increasing temperature and extraction time during ultrasonic-assisted extraction (40 kHz, 120 W) significantly enhanced yield, purity, sulfate and rhamnose content, water holding capacity (WHC), molecular weight (Mw), viscosity, hysteresis area, and viscoelastic parameters of ulvan. Rheologically, ulvan exhibited pseudoplastic behavior with shear-thinning characteristics, as indicated by a decrease in viscosity with increasing shear rate. Ulvan extracted at 80 °C for 90 minutes yielded 33.61%, with sulfate content of 17.93 g/100 g, rhamnose 3.63 g/100 g, xylose 5.28 g/100 g, WHC of 7.92 g water/g sample, Mw of 3,580 kDa, viscosity of 12.48 mPa·s, and elastic modulus (G’) of 13.27 Pa, although it exhibited lower lightness (L* = 45.60) and low protein content (0.05 g/100 g). The structural and physicochemical characteristics of the resulting ulvan were defined by high sulfate content, molecular weight, and WHC, as well as viscoelastic rheological behavior with pseudoplastic and thixotropic properties, a small hysteresis area, and shear-thinning behavior. These characteristics support ulvan’s ability to bind and retain water, facilitate homogenization during mixing, and form a stable semi-network structure after incorporation into surimi. Based on decision analysis using the Bayesian method, the ulvan produced met the criteria for use as a cryoprotectant. The results of the third research phase showed that ulvan concentration, frozen storage duration, and their interaction significantly affected the structural and functional characteristics of surimi. Increasing ulvan concentration was correlated with improved stability of protein secondary structure, particularly the a-helix fraction, as well as enhanced functional properties of surimi, indicated by increased WHC, gel strength, and textural characteristics, supported by microstructural observations using SEM. Conversely, prolonged frozen storage tended to reduce all observed parameters. Application of ulvan at concentrations of 2–3% demonstrated superior cryoprotective effectiveness in frozen surimi stored for up to 60 days compared to commercial cryoprotectants (sucrose + STPP). This was indicated by a-helix content of 81.87–87.30%, WHC of 75.50–82.54%, gel strength of 1,014.47–1,217.20 g/cm², and improved textural parameters. The successful application of ulvan as a cryoprotectant was confirmed by WHC values exceeding 80% and gel strength meeting the requirements of SNI 2694:2021. Ultrasonic-assisted extraction using a bath system (40 kHz, 120 W) produced ulvan with structural configurations and rheological behavior that support cryoprotective activity. The combination of structural, physicochemical, and rheological properties enhanced ulvan’s interaction with myofibrillar proteins, enabling it to maintain the structural stability and functional properties of surimi during freezing and frozen storage. This study successfully developed ulvan from Ulva lactuca L. as an effective alternative cryoprotectant for protein-based frozen food products. 2026-01-01T00:00:00Z