LAPORAN PENELITIAN

DANA INTERNAL PERGURUAN TINGGI

RANCANG BANGUN INKUBATOR UNTUK OPTIMALISASI

FERMENTASI PADA PRODUKSI TEMPE

Ketua : Ir. Tita Aisyah, MT ( 0307046301)

Anggota : 1. Novy Hapsari, ST. MSc. (0312117803)

2. Saharudin, ST, M.EngSc, IPM (0310107702)

Anggota Mahasiswa : 1. Allesio Toriana (11117000

2. Galuh Fajar Sunarto Putra (1111400054)

Dibiayai oleh: Dana Pengembangan Penelitian Perguruan Tinggi

Institut Teknologi Indonesia 005/KP/PRPM-PP/ITI/IV/2021

INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

SEPTEMBER 2021

HALAMAN PENGESAHAN

Judul : Rancang Bangun Inkubator Untuk Optimalisasi

Fermentasi Pada Produksi Tempe

Kelompok Penelitian : Pangan

Pelaksana

:

Nama Lengkap : Ir. Tita Aisyah NIDN : 0307046301 Jabatan Fungsional : Lektor Nomor HP : Alamat e-mail : tita.aisyah@iti.ac.id Anggota (1) : Nama Lengkap : Novy Hapsari, ST. MSc. NIDN : 0312117803 Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Indonesia Anggota (2) : Nama Lengkap : Saharudin, ST, M.EngSc, IPM

NIDN : 0310107702 Perguruan Tinggi : Institut Teknologi Indonesia

Anggota mahasiswa

:

1. Nama Lengkap : Allesio Toriana

NRP :

2. Nama Lengkap : Galuh Fajar Sunarto Putra

NRP : 1111400054

Tangerang Selatan, 09 September 2021

Mengetahui,

Program Studi Teknik Elektro

Ketua

(Saharudin, ST, M.Eng.Sc, IPM)

NIDN : 0310107702

Ketua Pelaksana,

(Ir. Tita Aisyah, MT.)

NIDN : 0307046301

Menyetujui,

Kepala Pusat Riset dan Pemberdayaan Masyarakat

Tanda tangan

(Dr Joelianingsih)

NIDN : 0330066102

Ringkasan

Tempe merupakan makanan tradisional yang sangat populer di kalangan rakyat

Indonesia. Tempe terbuat dari kedelai yang difermentasikan dengan jamur Rizhopus

oligoporus sehingga terbentuk massa yang padat dan diselimuti oleh selaput hifa jamur

berwarna putih yang seragam. Proses fermentasi pada kedelai dapat meningkatkan nilai

nutrisi, sifat organoleptic, dan kecernaan produk, serta meningkatkan ketersediaan hayati

protein, karbohidrat, dan lipid, dalam ukuran yang mudah dicerna(Santhirasegaram et al.,

2016)(Mukherjee et al., n.d.). Pada saat ini, umumnya tempe dibuat oleh industri skala

rumah tangga. Dari hasil observasi proses produksi tempe, proses yang sangat memakan

tenaga dan kritis, ada 2, yaitu pengelupasan yang dilakukan secara manual dan proses

fermentasi. Proses fermentasi, merupakan salah satu bagian yang sangat kritis, karena

membutuhkan kondisi lingkungan yang stabil suhunya pada sekitar 301oC, kelembapan

sedang, dan dengan ventilasi yang baik (udara dapat mengalir). Perkembangan teknologi

yang sangat pesat seperti sekarang ini, masih banyak pengrajin tempe yang proses

pembuatannya masih dilakukan secara manual dan bergantung pada iklim cuaca. Proses

fermentasi tempe berlangsung selama 24 jam. Pada penelitian ini dibuat alat optimalisasi

fermentasi tempe dengan mesin inkubator berukuran 80cm x 175cm x 180 cm. Dalam

sekali produksi, inkubator fermentasi tempe dapat menampung 240 tempe. Arduino Mega

2560 mengolah data yang diterima dari 3 buah sensor DHT22, untuk menaikan suhu

ruang menggunakan heater, sementara menurunkan suhu ruang menggunakan kipas.

Inkubator ini juga mengendalikan kondisi suhu ruang alat fermentasi pada suhu yang

diinginkan, yaitu 31oC sampai dengan 34oC.

Kata Kunci: Terowongan angin, honey comb, inverter

DAFTAR ISI

Ringkasan ............................................................................................................. 3

DAFTAR ISI ........................................................................................................ 4

BAB I ................................................................................................................... 6

PENDAHULUAN ................................................................................................ 6

1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 6

1.2 Rumusan masalah ....................................................................................... 7

1.3 Tujuan ......................................................................................................... 8

1.4 Batasan Masalah ......................................................................................... 8

BAB II .................................................................................................................. 9

TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................................... 9

2.1 Tempe ..................................................................................................... 9

2.2 Proses Pembuatan Tempe ......................................................................... 10

2.3 Proses Fermentasi ................................................................................. 12

2.4 State of The Art Inkubator Fermentasi Tempe ......................................... 13

BAB III ............................................................................................................... 16

Metode Penelitian ............................................................................................... 16

3.1 Studi Observasi Lapangan ........................................................................ 16

3.2 Perancangan Alat ...................................................................................... 18

3.2.1 Diagram Blok ........................................................................................ 18

3.2.2 Prinsip Kerja .......................................................................................... 19

3.2.3 Flowchart ............................................................................................... 20

3.2.4 Perancangan Hardware .......................................................................... 22

3.2.5 Perancangan Software ............................................................................ 24

BAB IV .............................................................................................................. 25

HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 25

4.1 Hasil Pembuatan ....................................................................................... 25

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 29

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tempe merupakan makanan tradisional yang sangat populer di kalangan

rakyat Indonesia. Selain rasanya yang enak dan harga yang murah, tempe adalah makanan

yang bergizi tinggi. Tempe terbuat dari kedelai yang difermentasikan dengan jamur

Rizhopus oligoporus sehingga terbentuk massa yang padat dan diselimuti oleh selaput

hifa jamur berwarna putih yang seragam. Proses fermentasi tempe ini mengurangi faktor

antinutrisi, antara lain protease inhibitor, lektin, sianogen, total fenolat bebas, tanin, asam

fitat, saponin, asam amino toksik, antivitamin, dan oksalat serta gula kompleks seperti

raffinose, stachyose, dan verbascose, yang menyebabkan perut kembung (Mohan &

Daffodil, 2016). Proses fermentasi pada kedelai dapat meningkatkan nilai nutrisi, sifat

organoleptic, dan kecernaan produk, serta meningkatkan ketersediaan hayati protein,

karbohidrat, dan lipid, dalam ukuran yang mudah dicerna (Santhirasegaram et al.,

2016)(Mukherjee et al., n.d.).

Pada saat ini, umumnya tempe dibuat oleh industri skala rumah tangga.

Tempe dibuat melalui proses perendaman, pengelupasan kulit, pemasakan, penambahan

starter jamur rizhopus sekaligus pengadukan, dan pengemasan(Santhirasegaram et al.,

2016). Proses produksi tempe yang memakan tenaga dan kritis, ada 2, yaitu pengelupasan

yang dilakukan secara manual dan proses fermentasi. Proses pengelupasan kulit kedelai

dilakukan secara manual setelah melalui proses perendaman. Untuk itu, dibutuhkan alat

yang dapat membantu proses pengelupasan. Sementara proses fermentasi, juga menjadi

bagian yang sangat kritis, karena membutuhkan kondisi lingkungan yang stabil suhunya

pada sekitar 301oC, kelembaban sedang, dan dengan ventilasi yang baik (udara dapat

mengalir). Pada industri tempe rumahan, pada umumnya proses ferementasi dilakukan

dengan membuat para-para dihalaman/teras rumah. Dengan demikian apabila terjadi

perubahan cuaca, maka kemungkinan gagal produksi atau tempe tidak jadi akibat jamur

tidak tumbuh sempurna menjadi lebih besar.

Saat ini telah dirintis pembuatan inkubator untuk proses fermentasi tempe

hasil Tugas Akhir mahasiswa (Mingjaya Cendana/1111500043). Prinsip kerja alat ini

adalah menjaga suhu terkontrol pada 28–32oC menggunakan thermostat dan

mikrokontroler Arduino AT2560 (Cendana, 2016). Inkubator telah berhasil diujicoba

untuk memfermentasi kedelai yang sudah diolah menjadi tempe, namun masih dalam

bentuk prototipe. Untuk pengendaliannya dapat dilakukan secara manual dan melalui

aplikasi dari handphone. Selain itu, dari beberapa literatur/jurnal yang dibaca, telah

terdapat usaha-usaha untuk membuat inkubator fermentasi tempe dari beberapa

perguruan tinggi(Rizaldi, 2018.)(Rahmad Iwan Fitrianto, Afrianto, 2014) (Putro,

2019)(Soelistijorini et al., 2019). Karena masih skala laboratorium, maka pada umumnya,

inkubator yang dibuat tersebut belum layak untuk diimplementasikan langsung untuk

produksi tempe, sekalipun untuk skala rumah tangga. Industri skala rumah tangga

memproses 50 - 100 kg kedelai untuk dijadikan tempe, dengan para-para fermentasi

sebesar [2x2x2]m3. Alat fermentasi otomatis sejenis yang dihasilkan juga masih jauh dari

memadai, hanya mampu memproses 7 sampai dengan 8 buah tempe dalam waktu sekitar

20 jam (Soelistijorini et al., 2019).

Oleh karena itu, penelitian awal diperlukan dengan tujuan untuk melakukan

pengembangan structural prototipe inkubator agar layak diimplementasikan dalam

industri tempe skala rumah tangga. Proses pengembangan alat fermentasi dilakukan

dengan menyesuaikan pada kebutuhan industri tempe, yang produksinya dapat mencapai

ratusan kilo kedelai per hari. Penelitian ini selanjutnya akan memberi beberapa manfaat

agar perajin dapat membuat tempe dengan kualitas yang sama tanpa tergantung cuaca dan

kondisi lingkungan sekitar, serta produksi yang lebih efesien baik dari segi tenaga

maupun waktu

1.2 Rumusan masalah

Berdasarkan uraian latar belakang diatas, untuk mempermudah pemahaman

dalam pembahasan permasalahan yang akan diteliti, maka dapat dirumuskan

permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana menjaga stabilitas nilai suhu dalam proses fermentasi tempe?

2. Bagaimana rancangan bentuk inkubator fermentasi tempe?

3. Bagaimana rancangan alat untuk dapat mengatur suhu pada inkubator?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan tugas akhir ini dibuat yaitu:

1. Mengoptimalkan proses fermentasi tempe.

2. Membuat suatu alat yang dapat meningkatkan kualitas proses produksi

pembuatan tempe.

1.4 Batasan Masalah

Untuk menjaga agar permasalahan tidak keluar dari pembahasan, batasan masalah

yang digunakan penulis sebagai berikut:

1. Jenis tempe yang digunakan adalah tempe dengan bahan baku kedelai.

2. Nilai kelembaban dalam ruang inkubator tidak diatur secara otomatis.

3. Nilai suhu yang digunakan dalam melakukan percobaan dengan batas 31⁰C -

34⁰C.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam membuat sebuah alat, diperlukan landasan-landasan teori yang dibutuhkan

sehingga dapat diketahui karakteristik serta prinsip dari alat yang digunakan agar alat

yang dibuat dapat bekerja sesuai yang diharapkan. Pada bab ini akan dibahas mengenai

teori penunjang dalam pengerjaan tugas akhir, sehingga dapat memberikan gambaran

secara umum mengenai sistem yang akan dibangun.

2.1 Tempe

Gambar 2. 1 Tempe Kedelai

Tempe merupakan makanan yang sudah tidak asing lagi bagi masyarakat

Indonesia. Tempe kaya akan kandungan nilai gizi terutama protein, selain harganya lebih

murah dibandingkan dengan sumber protein yang berasal dari hewani rasanya pun sangat

digemari. Olahan makanan dari bahan baku utama tempe sudah sangat berkembang,

selain dijadikan sebagai lauk pauk untuk makan, saat ini tempe juga dikembangkan

menjadi makanan ringan..

Indonesia merupakan negara produsen tempe terbesar di dunia dan menjadi pasar

kedelai terbesar di Asia. Sebanyak 50% dari konsumsi kedelai di Indonesia dilakukan

dalam nemtul tempe, 40 tahu dan 10% dalam produk lain (seperti taucho, kecap dan lain-

lainnya). Konsumsi tempe rata-rata per orang per tahun di Indonesia diduga sekitar 6,45

kg.( Astawan M. 2004)

Selain jenis tempe kedelai ada juga jenis tempe yang lainnya, yakni tempe

leguminosa non kedelai dan tempe non leguminosa. Tempe leguminosa non kedelai

diantarannya adalah tempe kecipir, tempe benguk, tempe kedelai hitam, tempe lamtoro,

tempe kacang hijau, tempe kacang merah dan tempe kacang komak.

Secara umum, tempe berwarna putih karena pertumbuhan miselia kapang yang

merekatkan biji-biji kedelai sehingga terbentuk tekstur yang memadat. Degradasi

komponen-komponen kedelai pada fermentasi membuat tempe memiliki rasa dan aroma

khas. Berbeda dengan tahu, tempe terasa agak masam.

2.2 Proses Pembuatan Tempe

Cara pengolahan tempe di tingkat pengrajin, berbeda antara satu daerah

dengan daerah lainnya dan antara satu pengrajin dengan pengrajin lainnya (Astuti et al.

2000; Shurtleff dan Aoyagi 2011).Proses pembuatan tempe secara tradisional dapat

dilakukan dalam sepuluh tahap, sebagai berikut :

1. Pencucian dan Pembersihan

Proses pembuatan tempe yang pertama adalah pencucian dan pembersihan

kedelai. Dilakukan dengan cara dicuci menggunakan air bersih sampai

kotoran seperti sisa daun, potongan kayu serta debu hilang dan kedelai

terlihat bersih. Proses pencucian kedelai dapat dilakukan sekali atau

berkali-kali tergantung pada kondisi awal kedelai sampai diperoleh kedelai

bersih.

2. Pengupasan

Setelah dicuci bersih, tahap selanjutnya yaitu pengupasan kulit ari yang

masih tersisa.

3. Perendaman kedelai

Pada saat proses perendaman, biji kedelai akan mengalami proses hidrasi

sehingga terjadi kenaikan kadar air biji kedelai. Proses perendaman dapat

dilakukan pada suhu kamar (sekitar 30⁰C ) selama 12-15 jam (Fung dan

Cozier-Dodson 2008). Fung dan Cozier-Dodson (2008), menyebutkan

untuk memberikan kondisi asam, beberapa peneliti menambahkan asam

laktat (,0,5%) atau asam asetat (<0,25%). Tujuan diberikannya kondisi

asam pada proses ini yaitu untuk menghambat pertumbuhan bakteri

pembusukan dan memberikan kondisi awal yang baik untuk pertumbuhan

kapang tempe.

4. Perebusan

Proses perebusan dilakukan setelah perendaman biji kedelai. Tujuan dari

proses perebusan biji kedelai selain melunakan kedelai adalah untuk

memusnahkan mikroorganisme kontaminan, menginaktifkan tripsin-

inhibitor, menyebabkan protein terdenaturasi yang akan lebih mudah lagi

digunakan oleh kapang. Bergantung pada jumlah kedelai yang direbus,

perebusan dapat berlangsung selama 2 hingga 4 jam.

5. Penirisan, Pendinginan, dan Pengeringan

Pada proses ini bertujuan untuk mengurangi kandungan air, menurunkan

suhu dan mengeringkan permukaan biji kedelai. Penirisan yang tidak

sempurna dapat memicu pertumbuhan bakteri sehingga dapat

menyebabkan fermentasi gagal.

6. Mencampur kedelai dengan ragi tempe

Setelah kedelai dingin, kedelai kemudian dicampur dengan ragi tempe.

Bila jaman kakek nenek dulu ragi tempe harus membuat sendiri

menggunakan inang dan dedaunan, sekarang tidak lagi. Ragi tempe

ditaburkan pada kedelai dingin lalu dicampur hingga merata. Untuk

takaran banyak sedikitnya ragi yang dicampurkan disesuaikan dengan

kondisi suhu masing – masing daerah. Di daerah panas proses fermentasi

akan lebih cepat dari daerah bersuhu dingin. Karena itu pemberian ragi

lebih sedikit. Sedangkan di daerah bersuhu dingin proses fermentasi lebih

lambat. Jadi, untuk pemberian ragi juga lebih banyak.

7. Pengemasan

Proses pembuatan tempe berikutnya adalah pengemasan. Dilakukan

setelah kedelai dicampur dengan ragi. Ada dua cara variasi pengemasan

kedelai untuk dijadikan tempe yang umum dilakukan pembuat tempe,

yaitu menggunakan daun dan menggunakan plastik. Masing–masing

memiliki kelebihan dan kekurangan. Tempe yang dikemas menggunakan

daun cenderung memiliki rasa lebih lezat. Kekurangannya, daun untuk

bungkus tempe makin sulit didapat. Sedangkan yang menggunakan

kemasan selain praktis juga lebih mudah mendapatkannya karena banyak

tersedia di toko. Kedelai dikemas sesuai ukuran besar kecil atau panjang

pendek yang diinginkan. Disesuaikan pula dengan harga jual ke

konsumen.

8. Memeram tempe atau menyimpan hingga kapang tumbuh merata

Setelah dikemas, tempe yang masih berupa kedelai kemudian diperam atau

disimpan hingga jadi. Simpan dengan cara dijejer dan bukan ditumpuk.

Antara satu bungkus dengan yang lain diberi sedikit rongga agar tempe

bisa mengembang sempurna. Lamanya memeram atau penyimpanan

memakan waktu antara 35 hingga 40 jam. Jamur tempe atau kapang akan

tumbuh merata dan tempe yang sebelumnya masih berupa butiran kedelai

akan merekat satu sama lain dan berwarna putih.

2.3 Proses Fermentasi

Proses fermentasi tidak langsung dilakukan pada kedelai kering yang baru

saja dibeli di pasar. Sebelum melakukan proses fermentasi pada kedelai, terdapat

beberapa tahapan-tahapan terlebih dahulu. Proses peragian bertujuan agar proses

fermentasi tempe dapat terjadi sesuai yang dikehendaki. Ragi yang digunakan pada

kedelai dapat berupa ragi komersial berbentuk serbuk atau bisa juga menggunakan kultur

Rhizopus oligosporus murni yang biasa digunakan oleh pengrajin tempe dengan teknik

fermentasi modern. Setelah dilakukan peragian, kemudian kedelai dibungkus dan

ditempatkan dalam wadah untuk fermentasi. Setiap pengrajin tempe memiliki teknik yang

berbeda-beda dalam melakukan proes fermentasi, ada yang dilakukan secara

konvensional dan ada pula yang dilakukan menggunakan mesin fermentasi tempe guna

mempercepat proses fermentasi tempe..

1. Proses fermentasi tempe konvensional.

Tempe yang sudah dikemas, selanjutnya diletakan pada wadah dan

diletakan diruang terbuka.

Gambar 2. 2 Proses Fermentasi Pengrajin Tempe Konvensional

Hal tersebut biasanya dilakukan oleh pengrajin tempe konvensional.

Proses pemeraman atau fermentasi tempe yang dilakukan secara

tradisional berlangsung selama 40-48 jam (Koswara, 2009; Widowati,

2016).

2. Alat fermentasi tempe

Pada alat fermentasi tempe yang dibuat oleh mahasiswi UGM (Winda

Prima Rini; 2015) dari hasil penelitian menggunakan alat yang dibuat,

proses fermentasi tempe meenggunakan mesin inkubator membutuhkan

waktu 24-25 jam dengan kriteria uji warna, normal, bau normal dan rasa

normal.

2.4 State of The Art Inkubator Fermentasi Tempe

Pada saat ini, tempe menjadi objek penelitian yang menarik, karena proses

ferementasi kacang-kacangan ini dapat meningkatkan nilai gizi pada kacang, mengurangi

factor antinutrisi, dan membuat kandungan protein kacang-kacangan menjadi lebih

mudah dicerna. Hak paten pembuatan tempe telah tercatat 19 paten tentang tempe, 13

buah milik Amerika Serikat dan 6 buah milik Jepang. Hak paten dari Amerika Serikat

tersebut dimiliki oleh perusahaan Z-L Limited Partnership, Gyorgy, Pfaff, serta Yueh dan

kawan-kawan. Z-L limited Partnership memiliki delapan paten, Gyorgy mengantongi dua

paten mengenai minyak tempe, Pfaff memiliki dua paten mengenai alat inkubator dan

cara membuat bahan makan, serta Yueh dan kawan-kawan memeliki paten mengenai

pembuatan makan ringan dengan campuran tempe. Enam paten dimiliki tujuh penemu.

Masing-masing empat paten pembuatan tempe, satu paten mengenai antioksidan, dan satu

paten mengenai kosmetik menggunakan bahan tempe yang diisolasi. Dari data tersebut,

secara keseluruhan terdapat 12 Paten mengenai antioksidan dari tempe, empat paten

mengenai pembuatan tempe menggunakan alat inkubator dan cara membuat bahan

makanan ( Fauziasaumaiyah, 2019).

Di Indonesia sendiri, pada umumnya para perajin tempe masih menggunakan

cara tradisional untuk pembuatan tempe. Proses pembuatan tempe mengikuti Langkah

sebagai berikut : 1. Proses pencucian kacang kedelai, 2. Proses perendaman selama 24

jam, 3. Pengelupasan kulit yang dilakukan secara manual, 4. Perebusan kedelai sampai

matang (1 jam), 5. Penirisan dan pendinginan, 6. Penambahan starter jamur rizhopus

sekaligus pengadukan, dan 7. Pengemasan, 8. Fermentasi (30 – 48 jam). Proses

pengelupasan kulit kedelai dilakukan secara manual setelah melalui proses perendaman.

Sementara proses fermentasi, sangat kritis, karena membutuhkan kondisi lingkungan

yang stabil suhunya pada sekitar 301oC, dengan kelembapan 60% – 75%, dan dengan

ventilasi yang baik (udara dapat mengalir). Pada industri tempe rumahan, pada umumnya

proses ferementasi dilakukan dengan membuat para-para di halaman/teras rumah.

Dengan demikian apabila terjadi perubahan cuaca, maka kemungkinan gagal produksi

atau tempe tidak jadi akibat jamur tidak tumbuh sempurna menjadi lebih besar.

Untuk peralatan produksi yang tersedia di pasar juga masih peralatan tradisional yang

belum memanfaatkan teknologi otomasi, misalnya panci-panci besar yang mampu

menampung kedelai sesuai kapasitas produksi industri skala rumah tangga, para – para

stainless steel, dsb.

Industri tempe skala rumah tangga membutuhkan peralatan produksi yang

dapat memudahkan mereka memproduksi tempe dengan efisien dan kualitas yang stabil,

antara lain inkubator fermentasi dengan dimensi yang sesuai kapasitas produksi tempe

per hari; juga peralatan pengelupasan kulit kedelai, karena proses ini membutuhkan waktu

dan tenaga paling besar di antara semua proses pembuatan tempe. Alat pengelupasan kulit

kedelai ini sama sekali belum ada. Dari beberapa literatur yang didapatkan, perguruan

tinggi telah berupaya untuk menciptakan inkubator fermentasi tempe. Namun sayangnya,

sampai saat ini belum satupun yang dikomersialkan, atau dibuat untuk industri skala

rumah tangga. Pada umumnya inkubator fermentasi yang dibuat, sukses dalam skala

laboratorium, karena dimensinya yang kecil, sehingga dengan desain tata letak yang baik

dan software sederhana, bisa didapatkan suhu yang stabil di seluruh ruangan

inkubator[(Rizaldi, 2018.)(Rahmad Iwan Fitrianto, Afrianto, 2014) (Putro,

2019)(Soelistijorini et al., 2019). Bahkan inkubator yang dibuat juga sudah

memanfaatkan teknologi digital untuk pengendalian dan pemantauannya (berbasis IoT,

website, maupun aplikasi pada android). Berikut contoh alat fermentasi otomatis yang

dibuat.

Gambar 2.3 Alat fermentasi tempe otomatis berbasis IOT (Soelistijorini et al., 2019)

Namun demikian, alat incubator fermentasi tersebut tidaklah efisien untuk

dapat diterapkan pada industri tempe skala rumah tangga. Industri tempe skala rumah

tangga memproses 50 - 100 kg kedelai per hari untuk dijadikan tempe, dengan para-para

fermentasi sebesar 2m x 2m x 2m (kapasitas 100 kg/hari). Untuk itu perlu pengembangan,

baik ukuran maupun structural alat inkubator fermentasi, agar dapat diterapkan untuk

implementasi kondisi produksi tempe skala rumah tangga. Untuk proses pengembangan

ini tentu saja tidak cukup dengan memperbesar semua ukuran, tapi perlu perancangan

yang lebih teliti mencakup pemilihan komponen yang sesuai dan tata letak komponennya,

agar suhu merata di seluruh inkubator dan tetap ada aliran udara di dalam incubator untuk

menghasilkan tempe yang berkualitas dalam skala produksi yang lebih besar..

BAB III

Metode Penelitian

3.1 Studi Observasi Lapangan

Sebelum dilakukan perancangan alat, observasi ke rumah produksi tempe

dilakukan dengan tujuan untuk memperoleh data referensi proses fermentasi tempe.

Beberapa data yang akan dikumpulkan pada studi observasi lapangan yaitu data suhu

tempat proses fermentasi pada produksi tempe, ukuran dari tempat produksi, dan waktu

yang dibutuhkan untuk proses fermentasi hingga tempe matang atau siap dijual. Gambar

dibawah berikut memperlihatkan observasi yang dilakukan.

Gambar 3.1 Studi observasi pada pabrik produksi tempe skala rumah tangga.

Pengujian awal proses fermentasi tempe ditempat pengrajin tempe konvensional

selanjutnya diperlukan bertujuan untuk mendapatkan data suhu yang digunakan selama

proses fermentasi tempe yang akan dijadikan sebagai tolak ukur nilai suhu pada alat

inkubator fermentasi tempe.Gambar 3.2 dubawah ini diperlihatkan proses pengambilan

data yang dilakukan di tempat pengrajin tempe.

Gambar 3. 2 Pengujian Suhu di Pengrajin Tempe Konvensional

Dalam pengujian kali ini digunakan 3 buah sensor DHT22 yang sudah dikalibrasi

untuk membaca nilai suhu selama proses fermentasi tempe. Nilai suhu yang dibaca setiap

sensor DHT22 akan di tampilkan pada LCD. Hasil data suhu pada waktu teertentu dari

pengujian yang dilakukan dapat dilihat pada tabel 3.1.

Tabel 3. 1 Hasil Data Pengujian Suhu di Pengrajin Tempe Konvensional

Waktu DHT22

Bawah

(⁰C)

DHT22

Tengah

(⁰C)

DHT22

Atas

(⁰C)

10.53 29,9 30,1 30,2

11.28 29,8 30,5 31,4

11.52 29,8 30,5 31,9

16.04 30,7 31,9 34,2

16.27 30,7 31,9 33,2

19.34 30 31,4 31,6

20.03 29,9 31,2 31,7

20.22 30,2 31,5 31,8

Rata-rata 30,1 31,1 32

Gambar 3. 3 Grafik Hasil Data Pengujian Suhu

Dari hasil data pengujian yang didapat, sensor DHT22 bagian bawah memiliki

nilai rata-rata suhunya yaitu 30,1⁰C, DHT22 bagian tengah memiliki nilai rata-rata

suhunya yaitu 31,1⁰C dan DHT22 bagian atas memiliki nilai rata-rata suhunya yaitu 32⁰C.

Dengan nilai suhu tersebut, proses fermentasi tempe konvensional selesai selama 24 jam.

Untuk mendapatkan nilai batas suhu terendah yang digunakan untuk alat

inkubator fermentasi tempe yaitu dengan mengambil nilai rata-rata dari ketiga sensor

yang digunakan, didapat nilainya yaitu 31⁰C. Sementara untuk mendapatkan nilai batas

suhu tertinggi yang digunakan untuk alat inkubator fermentasi tempe yaitu menggunakan

salah satu nilai suhu tertinggi dari data yang didapat. Batas suhu tertinggi yang digunakan

untuk inkubator fermentasi tempe yaitu 34⁰C.

3.2 Perancangan Alat

3.2.1 Diagram Blok

Diagram blok merupakan gambaran mengenai sistem yang dirancang.

Diagram blok dari inkubator fermentasi tempe dibagi menjadi tiga bagian yaitu bagian

input, proses dan output. Setiap bagian memiliki fungsi dan peran yang berbeda-beda.

Untuk lebih jelas dapat dilihat diagram blok alat pada gambar 3.3.

27

28

29

30

31

32

33

34

35

10.53 11.28 11.52 16.04 16.27 19.34 20.03 20.22

DHT22 1

DHT22 2

DHT22 3

Gambar 3. 5 Diagram Blok Inkubator Fermentasi Tempe

Bagian input dari sistem ini menggunakan sensor DHT22 dan timer. Bagian

proses terdapat arduino mega 2560 yang akan digunakan untuk mengelola data dan

pengontrol kerja setiap komponen. Bagian output terdiri dari beberapa komponen yaitu

heater yang digunakan untuk menaikan suhu didalam inkubator, kipas digunakan untuk

menurunkan suhu serta membantu proses sirkulasi udara didalam inkubator, buzzer dan

LED digunakan untuk memberikan informasi bahwa pada saat tertentu terjadinya suatu

proses penaikan/penurunan suhu atau memberikan informasi bahwa proses fermentasi

telah selesai dan LCD yang digunakan untuk menampilkan hasil nilai yang dibaca oleh

sensor DHT22.

3.2.2 Prinsip Kerja

Prinsip kerja dari alat inkubator fermentasi tempe yaitu atur terlebih dahulu

timer sesuai lama waktu yang dibutuhkan yaitu 20 jam. Ketika tombol push button biru

ditekan artinya inkubator siap untuk digunakan dengan tanda lampu LED merah aktif dan

timer mulai menghitung sampai dengan lama waktu yang ditentukan. Sensor DHT22 akan

membaca suhu dan kelembaban didalam inkubator lalu mengirimkan data ke arduino

mega 2560. Nilai suhu dan kelembaban yang dibaca sensor DHT22 juga akan ditampilkan

pada LCD. Nilai tegangan input pada heater yang digunakan sebagai pemanas guna

menaikan suhu didalam inkubator yaitu sebesar 185 VAC.

Apabila suhu yang dibaca sensor DHT22 kurang dari 31⁰C dalam proses

fermentasi, maka heater akan aktif guna menaikan suhu didalam inkubator dan kipas

sirkulasi akan aktif untuk membantu proses sirkulasi udara didalam inkubator sampai

nilai suhu minimal yang di baca sensor DHT22 31⁰C, sebagai penanda bahwa heater dan

kipas sirkulasi aktif yaitu lampu LED biru aktif.

Apabila suhu yang dibaca sensor DHT22 diatas 34⁰C dalam proses

fermentasi, maka kipas pendingin dan kipas sirkulasi akan menyala untuk menurunkan

suhu didalam inkubator sampai suhu normal. Sebagai penanda bahwa kipas pendingin

dan kipas sirkulasi akif yaitu lampu LED biru aktif. Apabila suhu yang dibaca sensor

DHT22 bernilai 31⁰C-34⁰C dalam proses fermentasi, maka heater, kipas pendingin, kipas

sirkulasi dan LED biru tidak aktif.

Proses fermentasi disetting selama 20 jam. Apabila proses fermentasi sudah

mencapai 20 jam, maka timer akan menjadi input untuk mengaktifkan LED hijau dan

buzzer yang digunakan sebagai informasi bahwa proses fermentasi telah selesai..

3.2.3 Flowchart

Flowchart digunakan untuk menjelaskan proses sistem kerja alat melalui

sebuah gambar yang memiliki fungsi yang berbeda dalam setiap bentuknya. Flowchart

dari inkubator fermentasi tempe dapat dilihat pada gambar 3.4.

Gambar 3. 6 Flowchart Inkubator Fermentasi Tempe

Flowchart pada gambar 3.6 menjelaskan prinsip kerja dari inkubator

fermentasi tempe dimana arduino mega 2560 digunakan sebagai pengontrol dari setiap

komponen yang digunakan pada alat ini. Pada prosesnya ketika push botton biru di tekan

maka LED merah aktif sebagai informasi bahwa sistem dari inkubator dalam keadaan

aktif dan timer mulai menghitung sampai waktu yang di atur. Sensor DHT22 akan

membaca nilai suhu dan kelembaban didalam inkubator, nilai yang dibaca oleh sensor

DHT22 digunakan sebagai input dan nilai yang dibaca oleh sensor DHT22 akan

ditampilkan pada LCD.

Proses berikutnya dilakukan pengecekan dari data input setiap sensor DHT22.

Apabila salah satu sensor DHT22 membaca suhu didalam inkubator kurang dari 31⁰C,

maka heater, kipas heater, kipas sirkulasi dan LED biru akan aktif sampai suhu didalam

inkubator sesuai dengan suhu normal (31⁰C-34⁰C). Apabila suhu yang dibaca dari setiap

sensor DHT22 tidak kurang dari 31⁰C maka akan dilakukan pengecekan selanjutnya yaitu

mamastikan apakah nilai suhu yang dibaca dari setiap sensor DHT22 lebih dari 34⁰. Jika

suhu yang dibaca dari salah satu sensor DHT22 lebih dari 34⁰C maka kipas pendingin,

kipas sirkulasi dan LED biru akan aktif sampai suhu didalam inkubator sesuai dengan

suhu normal (31⁰C-34⁰C).Apabila suhu yang dibaca setiap sensor DHT22 tidak lebih dari

34⁰C, akan dilakukan proses selanjutnya yaitu memastikan apakah proses fermentasi yang

dilakukan sudah 20 jam. Apabila waktu yang dibaca belum sampai 20 jam maka sistem

akan mengulang kembali ke proses data waktu. Jika proses fermentasi yang dilakukan

sudah 20 jam maka sistem akan mengaktifkan LED hijau dan buzzer guna memberi

informasi bahwa proses fermentasi telah selesai. Push button merah digunakan untuk

menyelesaikan sistem pada proses fermentasi tempe..

3.2.4 Perancangan Hardware

Perancangan hardware diperlukan untuk memberi gambaran mengenai

rangkaian elektronik sehingga sesuai dengan prinsip kerja alat yang diharapkan. Dalam

hal ini, penentuan komponen yang dibutuhkan pada alat serta rangkaian keseluruhan dari

sistem adalah kunci utama. Berikut dapat dilihat komponen-komponen yang digunakan

pada tabel 3.2.

Tabel 3. 2 Komponen Yang Dibutuhkan

No Komponen Jumlah

1 Arduino Mega 2560 1

2 Sensor DHT22 3

3 Heater (elemen solder uap) 1

4 Kipas DC 9

5 Lampu LED (merah, biru, hijau) 1

6 Buzzer 1

7 Module relay 10

8 LCD 1

9 Timer 1

10 Power Supply 12V & 24 V 1

11 Push button (biru & merah) 1

12 Dimmer AC 1

13 Step Down 2

Gambar 3. 7 Rancangan Rangkaian Keseluruhan Inkubator

Pada gambar 3.7 merupakan rangkaian dari alat inkubator fermentasi tempe.

Input pada alat yang digunakan yaitu 3 buah sensor DHT22 yang di hubungkan ke pin 2,

3,dan 4 pada arduino dan timer yang dihubungkan pada ke pin 52. Hasil nilai suhu yang

dibaca oleh setiap sensor DHT22 akan ditampilkan pada LCD yang terhubung pada

arduino ke pin A4 untuk SDA dan A5 untuk SCL. Modul relay yang digunakan untuk

mengontrol timer terhubung ke pin 5 untuk int1 dan pin 6 untuk int2. Push button biru

terhubung ke pin 7, sedangkan push button merah terhubung ke pin 8 arduino. Setiap

output terhubung pada modul relay yang digunakan sebagai sistem pensaklaran dengan

tegangan input 5 volt. Pada modul relay output, int1 untuk kipas sistem pendinginan

terhubung pada pin 22, int2 untuk kipas sistem sirkulasi perputaran udara terhubung ke

pin 24, int3 untuk kipas heater terhubung ke pin 26, int4 untuk heater terhubung ke pin

28, int5 untuk buzzer terhubung ke pin 30, int6 untuk LED merah terhubung ke pin 32,

int7 untuk LED biru terhubung ke pin 34 dan int8 untuk LED hijau terhubung ke pin 36.

3.2.5 Perancangan Software

Perancangan software berupa program yang digunakan agar arduino mega

2560 dapat mengelola setiap data input dan output agar alat dapat berfungsi sesuai prinsip

kerja yang direncanakan. Software yang digunakan untuk program arduino mega 2560

yaitu arduino IDE. Program yang digunakan untuk alat terdapat pada lampiran.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pembuatan

Inkubator fermentasi tempe yang dibuat dalam penelitian memiliki ukuran

panjang 80cm, lebar 175cm, dan tinggi 180cm (P=80cm, L=175cm, T=180cm),

dimana ukuran disesuaikan dengan skala produksi rumah tangga. Dalam satu kali

produksi, inkubator fermentasi tempe dapat menghasilkan 240 buah tempe dengan

ukuran maksimal tempe yaitu panjang 8cm, lebar 20cm, tinggi 3cm (P=8cm, L=20cm,

T=3cm). Pada pembuatan alat ini diharapkan dengan melakukan perancangan

manufaktur yang telah didesain sedemikian rupa agar pembuatan inkubator fermentasi

tempe dapat berfungsi sesuai dengan flowchart dan prinsip kerja dari inkubator

fermentasi tempe.Gambar rancangan incubator fermentasi tempe diperlihatkan pada

gambar 4.1 dibawah ini dan bentuk jadi incubator yang dibuat diperlihatkan pada

gambar 4.2.

Gambar 4. 1 Desain Inkubator Fermentasi Tempe

Gambar 4. 2 Inkubator Fermentasi Tempe

Casing inkubator fermentasi tempe terbuat dari triplek dengan beberapa

alas an antara lain: bahan mudah ditemukan dan terbilang ekonimis dibanding

akrilik ataupun bahan yang lainnya, bahan tidak menghantarkan panas dan juga

tahan terhadap suhu panas yang tidak terlalu tinggi. Meskipun demikian, triplek

bukanlah bahan yang paling bagus, dilihat dari ketahanan triplek terhadap air.

Pada perancangan, triplek bagian dalam incubator dilapisi dengan plastik untuk

menjaga kestablina suhu didalam incubator, agar tidak menyerap suhu didalam

ataupun diluar inkubator.Gambar 4.3 memperlihatkan struktur bagian dalam dari

inkubator

Gambar 4.3 Desain bagian dalam inkubator

Inkubator fermentasi tempe memiliki 8 rak, dimana setiap rak terdapat 2

tatakan tempe dengan setiap tatakan tempe dapat menampung 15 tempe. Jadi setiap

raknya dapat menampung 30 tempe. Pada setiap tatakan tempe dilapisi dengan karpet

yang bertujuan untuk menyerap air yang dihasilkan dari proses fermentasi pada tempe.

Pada bagian atas inkubator, lebih tepatnya dibagian lubang kipas exhaust

ditutup menggunakan plastik agar ketika kipas exhaust tidak aktif suhu didalam

inkubator tidak keluar melalui lubang tersebut. Apabila kipas exhaust aktif maka

plastik akan terdorong oleh tekanan angin dari kipas sehingga tidak menggangu proses

pengeluaran suhu didalam incubator. Berikut diperlihatkan detail rancangan incubator

bagian dalam, yang dilengkapi dengan peletakan komponen elektronikmnya.

Gambar 4.4 Desain Tata Letak Komponen

Keterangan :

1. Kipas exhaust 1

2. Kipas exhaust 2

3. Kipas exhaust 3

4. Kipas exhaust 4

5. Kipas inhaust 1

6. Kipas inhaust 2

7. Heater 1 dan kipas

8. Kipas inhaust 3

9. Kipas inhaust 4

10. Sensor DHT22 1

11. Sensor DHT22 2

12. Sensor DHT22 3

13. Box penyimpanan arduino, LED (merah, kuning, dan hijau),

LCD, buzzer, dan push button.

Inkubator dibagi menjadi 2 ruang, yaitu ruangan pertama untuk proses

fermentasi tempe dan ruangan kedua untuk proses sirkulasi udara dan penyimpanan

beberapa komponen. Kemudian, inkubator fermentasi tempe juga terbagi atas 3 zona

sistem kerja. Zona pertama terdiri dari kipas exhaust 1 dan 2 serta kipas inhaust 1 dan

2. Pada zona pertama ini bertujuan untuk menurunkan suhu didalam inkubator apabila

suhu didalam inkubator lebih dari 34⁰C. Pada zona kedua terdiri dari kipas exhaust 3

dan 4 serta kipas inhaust 3 dan 4. Zona kedua bertujuan untuk membantu proses

sirkulasi udara didalam inkubator, zona kedua akan aktif pada proses penurunan suhu

ataupun penaikan suhu didalam inkubator. Bagian zona ketiga terdiri dari heater dan

kipas heater. Zona ketiga bertujuan untuk menaikan suhu didalam inkubator apabila

nilai suhu yang dibaca sensor DHT22 kurang dari 31⁰C.

Kipas di setting menjadi kipas exhaust bertujuan untuk mengeluarkan

udara didalam inkubator guna membantu proses penurunan suhu didalam inkubator

ketika suhu didalam inkubator melebihi 34⁰C (kipas exhaust 1 dan 2) serta dapat

membantu proses sirkulasi udara didalam inkubator (kipas exhaust 3 dan 4). Kipas di

setting menjadi kipas inhaust bertujuan untuk memasukan udara dari luar kedalam

inkubator guna membantu proses penurunan suhu didalam inkubator ketika suhu

didalam inkubator melebihi 34⁰C (kipas inhaust 1 dan 2) serta dapat membantu proses

sirkulasi udara didalam inkubator (kipas inhaust 9 dan 10).

Sensor DHT22 diletakan pada nomor 11,12 dan 13. Tujuan di bedakan

posisi penempatan sensor DHT22 yaitu agar mengetahui kondisi suhu pada bagian

bawah, tengah dan atas apakah memiliki nilai yang sama atau terdapat perbedaan. Box

yang terdapat pada inkubator digunakan untuk penempatan beberapa komponen yang

ukurannya tidak terlalu besar, seperti push button, LCD,timer, LED (merah, biru,

hijau), arduino mega2560 dan buzzer.

DAFTAR PUSTAKA

Cendana, M. (2019). Smart Thermostat Pengontrol Suhu Industri Pembuatan Tempe”,

Tugas Akhir, Institut Teknologi Indonesia.

Fauziasaumaiyah. (2014). Hak Paten Tempe”, dipublikasi pada 1 Mei 2014.

https://fauziauzhe.wordpress.com/2014/05/01/hak-paten-tempe/

Mohan, V. R., & Daffodil, E. D. (2016). Antinutritional Factors in Legume Seeds :

Characteristics and Determination”. In Encyclopedia of Food and Health.

Mukherjee, R., Chakraborty, R., & Dutta. (2016). Role of Fermentation in Improving

Nutritional of Soybean Meal – A Review”. Journal Open Access Asian Australas

Journal Anim. Sci, 29(11), 1523.

Putro, H. A. N. U. (2019). Pembuatan Alat Kontrol Suhu dan Kelembapan pada

Fermentasi Tempe Menggunakan Arduino Berbasis Android Melalui Wifi”. In

Tugas Akhir, Program Studi Informatika, Universitas 17 Agustus 1945.

Rahmad Iwan Fitrianto, Afrianto, D. (2014). “Rancangan Indikator Temperatur pada

Proses Fermentasi Kacang Tanah (Tempe).” In Seminar Nasional Informatika

2014. STMIK Potensi Utama.

Rizaldi, A. dan P. (2018). Rancang Bangun Pengontrol Suhu Dan Kelembaban Pada

Proses Fermentasi Tempe Menggunakan Kontroler Proporsional”. Seminar

Nasional Teknik Elektro (FORTEI), di Batu.

Astawan M. 2004. Sehat bersama aneka sehat pangan alami. Tiga serangkai. Solo.

Alvina Andini dan Dany Hamdani. 2019. “PROSES PEMBUATAN TEMPE

TRADISIONAL”. Fakultas Ilmu Pangan Halam. Universitas Djuanda Bogor.

Bogor.

Fung DYC, and Crozier-Dodson A. 2008. Tempeh, A mold-Modified Indigenous

Fermented Food, Farnworth, ED., Eds., CRC Press, Boca Raton, London, pp 475-

494.

Astuti M, Meliala A, Dalais FS, and Wahlqvist ML. 2000. Tempe, a nutritious and healthy

food from Indonesia. Asia Pacific J Clin Nutr. 9(4) : 322-325

Hermana. (1971). Tjara Baru Pembuatan Tempe. (The New Method of Preparing

Tempeh). Gizi Indonesia, 2:167, 1970.

Titi Ervina Jayanti. 2019. “Kandungan Protein Biji dan Tempe Berbahan Dasar Kacang-

kacangan Lokal (Fabaceae) Non Kedelai(Seeds and Tempeh Protein Content

From Non Soybean Fabaceae”. Fakultas Teknink UIN Mataram. Mataram.

Pambayun Rindit., dkk. 2015. “Tinjauan Ilmiah Proses Pengolahan Tempe

Kedelai”.Perhimpunan Ahli Teknologi Pangan Indonesia (PATPI). Palembang.

Widowati, S. 2016. “ Teknologi Pengolahan Kedelai”. Balai Besar Penelitian dan

Pengembangan Pascapanen Pertanian. Bogor.

Peran Fermentasi Pada Tempe https://kanalpengetahuan.tp.ugm.ac.id/menara-

ilmu/2018/1321-peran-fermentasi-pada-tempe.html 7/Nov/2018

Prima Winda Rini. 2015. “Sistem Kendali Suhu dan Kelembaban Untuk Optimasi Proses

Pembuatan Tempe Pada Skala Industri Rumah Tangga”.Universitas Gadjah

Mada.Yogyakarta.