Pengukuran Nilai Sifat Dielektrik Lada (Piper Iligrum L.) Dan Andaliman (Zallthoxylum Acalltllopodium Dc.) Pada'kisaran Frekuensi Radio

Abstract

Pengukuran nilai sifat dielektrik suatu bahan diperlukan untuk mendapatkan data dasar sifat dielektrik bahan. Data-data hasil pengukuran d8!1at dimanfaatkan sebagai data aeuan untuk penerapan sifat dielektrik lebih lanjut seperti untuk pemanasan seeara dielektrik (dielectric heating) atau untuk pengukuran kadar air bahan seeara dielektrik. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh frekuensi dan kadar air terhadap nilai sifat dielektrik lada (Piper nigru1l1 L.) dan andaliman (Zanthoxylul1l acanthopodiul1l DC.) pada kisaran frekuensi radio, serta menganalisis sifat fisik dan sifat kimia bahan. Penelitian dilakukan di Ruang Pindah Panas dan Massa dan Laboratorium Teknik Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian, Jurusan Teknik Pertanian, IPB pada bulan Pebruari sampai dengan Mei 2002. Sifat dielektrik merupakan suatu bilangan yang kompleks yang dinyatakan dalam dua bagian terdiri dari kelompok real dan imaginer, dimana bagian real adalah tetapan dielektrik E' dan bagian imaginer adalah faktor kehilangan dielektrik E" (Risman, 1991 dalam Ryynanen, 1995). Tetapan dielektrik menunjukkan kemampuan bahan untuk menyimpan energi listrik sedangkan faktor kehilangan dielektrik l11enunjukkan kel11ampuan bahan unluk l11elepaskan energi yang nilainya selalu positif dan biasanya lebih kecil dari tetapan dielektrik. Sifat dielektrik bahan dipengaruh oleh beberapa faktor antara lain adalah kadar air, irekuensi, densitas, SUhll dan komposisi kimia bahan. Menllrut Mohsenin (1984), pengllkuran nilai sifat dielektrik dapat dilakukan dengan metode Q-ll1eter yang bekerja pada kisaran frekuensi 50 kHz-50 MHz. Q-meter terdiri atas tiga kOll1ponen fungsional dasar yaitu osilator, komponen resonansi (Variabel kapasitor Cv) dan VTVM. Nilai sifat dielektrik lada dan andalill1an diukur dengan metode Q-meter pada el11pat tingkatan kadar air dengan selang frekuensi 9 - 21 MHz. Alat yang dipakai dalam penelitian ini adalah hasil penyell1purnaan alat pengukur sifat dielektrik rancangan Harmen (2001), sehingga Q-meter maupun alat bantu pengukuran yang digunakan, seperti RCL-Bridge (ll1engukur kapasitansi), Osiloskop (mengukur Q puncak pada frekuensi tinggi) dan pencacah frekuensi (ll1engukur frekuensi) lebih akurat dan stabil. Nilai sifat dielektrik yang diperoleh untuk setiap pengulangan ll1asih sangat bervariasi terutama pada frekuensi rendah. Bervariasinya nilai sifat dielektrik hasil pengukuran disebabkan oleh ketelitian alat yang dibuat dan desain sample holder yang kurang akurat dalam penentuan dill1ensi. RCL-Bridge yang digunakan untuk ll1engukur kapasitansi ll1empunyai sensitivitas yang rendah jika kapasitansi yang diukur diatas 100 pF dill1ana pada frekuensi rendah (9 MHz dan 11 MHz), kapasitansi yang diukur diatas 100 pF. Pengaruh suhu yang tidak diukur dalam penelitian ini dapat menyebabkan hasil pengukuran yang kurang akurat. Pengaruh kadar air dan frekuensi secara bersamaan terhadap nilai sifat dielektrik dapat dibuat dalam grafik tiga dimensi dan kemudian dianalisis dengan uj i t terhadap koefisien masing masing variabel yang digunakan dalam persamaan. Pada bahan lada, pengaruh kadar air dan frekuensi terhadap sifat dielektrik akan mengikuti persamaan E' = l2.286+0.265M-1.l76/ +0.0286/2 dan E" = 0.2268+ 0.0035M-0.OI05j Pada bahan andaliman, pengaruh kadar air dan frekuensi akan mengikuti persamaan E'. = 8.9752+0.1212M-0.549~r +O.013~r 2 dan E" = 0.2462+0.0021M-0.0 1 O~r dimana M adalah kadar air dan/ adalah frekuensi. Sifat bahan lada dan andaliman dianalisis yang meliputi sifat fisikdan sifat kimia bahan. Bulk density dan seed density digolongkan ke dalam sifat fisik sedangkan yang termasuk sifat kimia bahan adalah kadar abu, kadar karbohidrat, kadar protein, kadar lemak, kadar piperine, kadar minyak atsiri, dll. Pengaruh komposisi kimia terhadap nilai sifat dielektrik lada dan andaliman adalah berbanding terbalik untuk tetapan dielektrik dimana semakin tinggi kadar zat dalam bahan, semakin rendah nilai tetapan dielektriknya. Pengaruh komposisi kimia terhadap faktor kehilangan dielektrik belum menunjukkan pol a yang teratur. Hal ini disebabkan oleh ketelitian alat dan komposisi kimia untuk beberapa tingkatan kadar air tidak diukur secara langsung melainkan diprediksi dengan koreksi kadar air. Pada kisaran frekuensi 9-21 MHz, semakin tinggi frekuensi yang diberikan semakin tinggi nilai sifat dielektrik lada dan andaliman. Untuk penelitian selanjutnya perlu dirancang suatu sample holder yang lebih akurat dalam penentuan dimensi. Untuk mengurangi pengaruh lingkungan terhadap resonansi, sebaiknya menggunakan kabel penghubung khusus untuk frekuensi radio. Perlakuan kadar air bahan sebaiknya mempunyai selang yang sama.