Sifat Viskoelastis Benih Kedelai Wilis dan Burangrang berdasarkan Model SMK(Simplified Maxwell-Kelvin) dan DM(Degenerate Maxwell) pada beberapa tingkat kadar air

AndyAswinto (2007) Sifat Viskoelastis Benih Kedelai Wilis dan Burangrang berdasarkan Model SMK(Simplified Maxwell-Kelvin) dan DM(Degenerate Maxwell) pada beberapa tingkat kadar air. Sarjana thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Beban mekanis benih kedelai yang dialami selama penanganan pasca panen dapat menyebabkan perubahan bentuk (deformasi) dan kerusakan benih yang dapat mempengaruhi daya tumbuh benih kedelai. Untuk itu perlu dikaji lebih mendalam sifat viskoelastis benih kedelai yang mencerminkan tingkat kekerasan/kelenturan benih kedelai terhadap beban mekanis. Informasi tersebut berguna dalam mengoptimalkan sistem penanganan pasca panen kedelai utamanya saat perontokan kedelai dengan tujuan produksi benih. Sifat viskoelastis benih kedelai dipengaruhi oleh varietas dan kadar air. Untuk itu, tujuan penelitian ini adalah mengkaji sifat viskoelastis benih kedelai varietas Burangrang dan Wilis pada beberapa tingkat kadar air. Sifat viskoelastis benih kedelai ditentukan berdasarkan model SMK (Simplified Maxwell-Kelvin) dan DM (Degenerate Maxwell) yang masing-masing terdiri dari 3 elemen (parameter) kombinasi pegas (K) dan dashpot (C), untuk model SMK terdiri dari elemen K1, K2, C1 dan model DM terdiri elemen K3, K4, C2. Berikut merupakan persamaan sifat viskoelastis benih kedelai : untuk model SMK : t C K K 1 Exp - K K X K K t C K K F t F Exp - 1 1 2 1 2 1 2 1 1 2 0 untuk model DM : t C K t XK 1 Exp - C K F t F Exp - 2 4 3 2 4 0 Dimana : F(t) = Gaya Relaksasi(N) K1, K2, K3, K4 = Pegas(N/m) t = Waktu (s) C1, C2 = Dashpot(N.s/m) F(0) = Gaya Awal (N) X = Deformasi (m) Parameter benih kedelai varietas Burangrang dan Wilis diukur dengan menggunakan alat Rheometer pada 4 tingkat kadar air (10.61 %, 13.61 %, 17.21 %, 20.93 % basis basah (bb)), 4 tingkat kecepatan tekan (50 mm/menit, 200 mm/menit, 350 mm/menit, dan 500 mm/menit), dan 3 arah tekan (Tebal, Lebar, dan Panjang). Percobaan disusun berdasarkan rancangan petak terbagi (Split plot block design) dimana jenis varietas sebagai faktor utama (A) dan kadar air sebagi faktor anak petak (B) sedangkan tingkat kecepatan sebagai kelompok. Analisa data dilakukan dengan persamaan regresi linier dan uji homogenitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat viskoelastis benih kedelai dapat ditentukan berdasar model SMK maupun DM, dengan koefisien determinasi (R2) > 0.96. Sebagai contoh, pada kadar air 10.61 %bb pada kecepatan tekan 50 mm/menit dengan penekanan arah tebal, nilai parameternya untuk model SMK : K1 = 106.004 N/mm ; K2 = 150.374 N/mm ; C1 = 989.781 N-s/mm dan untuk model DM : K3 = 62.175 N/mm ; K4 = 43.829 N/mm ; C2 = 169.209 N-s/mm. Kemudian jika nilai parameter tersebut dimasukan ke persamaan viskoelastis didapat persamaan gaya relaksasi yang sama baik untuk model SMK maupun DM yaitu : Ft=65.33 + 43.05 Exp(-0.26t) dengan nilai (R2 )= (0.98). Berdasarkan analisa ragam, peubah varietas, kadar air, dan kecepatan tekan, hanya varietas dan kadar air yang berpengaruh terhadap sifat viskoelastis benih kedelai, semakin besar kadar air, sifat viskoelastis semakin rendah. Sebagai contoh, untuk parameter model SMK, varietas Burangrang memiliki nilai parameter K1 = 93.694 N/mm (kadar air = 10.61 %bb) menurun menjadi K1 = 26.404 N/mm dan (kadar air = 20.93 %bb), untuk varietas Wilis, nilai K1= 112.047 N/mm (kadar air = 10.61 %bb) menurun menjadi K1 = 31.412 N/mm dan (kadar air = 20.93 %bb). Sementara parameter untuk model DM, varietas Burangrangmemiliki nilai parameter K3 = 54.049 N/mm (kadar air = 10.61 %bb ) menurun menjadi K3 = 10.890 N/mm dan kadar air = 20.93 %bb), dan untuk varietas Wilis, nilai parameter K3 = 59.72 N/mm (kadar air=10.61 %bb), menurun ,menjadi K3 = 36.59 N/mm (kadar air = 13.61 %bb). Pengaruh kadar air terhadap nilai parameter K1 untuk varietas Burangrang dapat dinyatakan dengan persamaan YBurangrang = -6.18X + 153.4 (R2) = (0.95) dan untuk varietas Wilis dinyatakan dengan persamaan YWilis = -8.01X + 194.6 (R2) = (0.98). Sementara untuk pengaruh kadar air terhadap nilai parameter K3 untuk varietas Burangrang dapat dinyatakan dengan persamaan YBurangrang =-7.39X + 166.75 (R2) = (0.84) dan untuk varietas Wilis dapat rumuskan dengan persamaan YWilis = -9.65X + 221.8 (R2) = (0.89). Disamping kadar air dan jenis varietas, arah tekan pada benih kedelai juga berpengaruh terhadap nilai parameter viskoelastis benih kedelai. Sebagai contoh, penekanan arah tebal (K1 = 105.90 N/mm) memiliki nilai parameter lebih tinggi dibandingkan dengan penekanan arah lebar (K1 = 60.01 N/mm) dan panjang (K1 = 48.89 N/mm). Pengaruh arah tekan terhadap nilai parameter K1 ini dapat dinyatakan dengan persamaan YTebal = -6.84X + 164.52 (R2) = (0.83) , YLebar = -3.82X + 96.19 (R2) = (0.86), dan YPanjang = -2.49X + 70.67 (R2) = (0.80). Dari bahasan yang telah dikemukakan, dapat disimpulkan bahwa model SMK dan DM dapat digunakan menjelaskan sifat viskoelastis benih kedelai. Varietas kedelai, kadar air dan arah tekan (struktur bahan) berpengaruh terhadap sifat viskoelastis benih kedelai. Kata Kunci : Benih kedelai, Kadar air, model SMK, model DM, Sifat Viskoelastis.

English Abstract

Mechanical damage to soybean grains which occurs in post harvest handlling cause deformation and seed damage that affect in viability of soybean grains. Therefore it is imperative to study viscoelastic properties of soybean grains that express the hard grain in related with mecanical damage. This informations is usefull in optimizing the post harvest processing system of soybean seed, especially when soybean threshing in order to seed production. Viscoelastic properties of soybean grains affected by kind of variety and grain moisture. Therefore, the aim of this research to study viscoelastic properties of Burangrang dan Wilis variety of soybean grains at several mositure grains condition. Viscoelastic properties of soybean grains decide based on SMK (Simplified Maxwell- Kelvin) and DM (Degenerate Maxwell) models that combining 3 elements of spring (K) and dashpot (C), the elements of SMK model consist of K1, K2 and C1 then the elements of DM model consist of K3, K4 and C2. The equations of viscoelastic properties models can be written as bellow : SMK model : t C K K 1 Exp - K K X K K t C K K F t F 0 Exp - 1 1 2 1 2 1 2 1 1 2 DM model : t C K t XK 1 Exp - C K F t F 0 Exp - 2 4 3 2 4 Where : F(t) = Relaxation Force(N) K1, K2, K3, K4 = Spring(N/m) t = Time (s) C1, C2 = Dashpot(N.s/mm) F(0) = Begining Force (N) X = Deformation (m) The measurement of Burangrang and Wilis variety of soybean grains parameters conducted using a Rheometer at 4 moisture grains level (10.61 %, 13.61 %, 17.21 %, 20.93 % wet basis (bb)), 4 velocity of pressure level (50 mm/minute, 200 mm/minute, 350 mm/ minute, dan 500 mm/ minute), and 3 direction of pressure (Thick, wide and lenght). The experiment arrange based on Split plot block design, where kind of variety as main factor (A) and moisture grain as secondary factor(B) even though level of velocity as a group. Data analysis can determinate by linier regression equation and homogenity test. Based on represented analyse can be obtained a format of equation to determinate viscoelastic properties parameters based on SMK and DM models with coefficient determination value of (R2) > 0.98. For example, value of SMK model parameters were : K1 = 93.694 N/mm (moisture grain = 10.61 %bb) step down to K1 = 26.404 N/mm (moisture grain = 20.93 %bb), for Wilis variety, K1= 112.047 N/mm (moisture grain = 10.61 %bb) step down to K1 = 31.412 N/mm dan (moisture grain = 20.93 %bb). Value of DM model parameters were, Burangrang variety K3 = 54.049 N/mm (moisture grain = 10.61 %bb ) step down to K3 = 10.890 N/mm dan moisture grain = 20.93 %bb), value of Wilis Variety, K3 = 59.72 N/mm (moisture grain =10.61 %bb), step down to K3 = 36.59 N/mm (moisture grain = 13.61 %bb). with velocity of pressure 50 mm/ minute, thick direction of pressure. If the value of viscoelastic properties parameters subtituted to viscoelastic equation, can be obtained same relaxation force equation both using SMK model or DM model that represented by : Ft=65.33 + 43.05 Exp(-0.26t) (R2 = 0.98). Based on varian analysis, variety, moisture grain and velocity of pressure, only variety and moisture grain that affect to viscoelastic properties of soybean grain determination. For example, the values of soybean grain viscoelastic parameters using SMK model were : iv K1=105.14 N/mm (moisture grain at 10.61 %bb), go down to be K1 =54.75 N/mm (moisture grain at 13.61 %bb), for wilis variety, values of sybean grain viscoelastic parameters were K1=115.40 N/mm (moisture grain at 10.61 %bb), go down to be K1=73.45 N/mm (moisture grain at 13.61 %bb). Even though the values of soybean grain viscoelastic parameters using DM model, for Burangrang variety of soybean grain were K3=52.22 N/mm (moisture grain at 10.61 %bb), go down to be K3 =25.30 N/mm.(moisture grain at 13.61 %bb), for Wilis variety of soybean were K3=59.72 N/mm (moisture grain at 10.61 %bb), go down to be K3=36.59 N/mm (moisture grain at 13.61 %bb). The affect of moisture grain in related with values of viscoelastic properties determination (K1) for Burangrang variety represented by YBurangrang = -6.18X + 153.4 (R2)=(0.95), for Wilis variety represented by YWilis = -8.01X + 194.6 (R2) = (0.98). Even though, the affect of moisture grain in related with values of viscoelastic properties determination (K2) for Burangrang Variety represented by YBurangrang =-7.39X + 166.75 (R2) = (0.84), for Wilis variety represented by YWilis = -9.65X + 221.8 (R2) = (0.89). Beside moisture grain and kind of variety, direction of pressure for soybean grain also affected for viscoelastic properties of soybean grain parameters determination. For example, value of viscoelastic properties parameters with thick direction of pressure (K1=105.15 N/mm), higher than wide direction of pressure (K1= 47.55 N/mm) also lenght direction of pressure (K1= 49.36 N/mm). The affect of direction of pressure in related with parameters value determination K1 represented by YTebal = -6.84X + 164.52 (R2) = (0.83) , YLebar = - 3.82X + 96.19 (R2) = (0.86), and YPanjang = -2.49X + 70.67 (R2) = (0.80). From review, can conclude that the viscoelastic properties of soybean which affected by kind of variety, moisture grain and direction of pressure can be studied using SMK model or DM model. Keyword : Soybean grain, moisture grain, SMK model, DM model, vicoelastic properties.

Item Type:	Thesis (Sarjana)
Identification Number:	SKR/FTP/2007/293/050801290
Subjects:	300 Social sciences > 338 Production > 338.1 Agriculture
Divisions:	Fakultas Teknologi Pertanian > Teknologi Hasil Pertanian
Depositing User:	Unnamed user with email repository.ub@ub.ac.id
Date Deposited:	06 May 2008 10:55
Last Modified:	21 Oct 2021 05:14
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/147802

Text 050801290.pdf Restricted to Registered users only Download (3MB)

Actions (login required)

View Item