Pengembangan Sensor Gas Aroma Kopi Menggunakan Material Polimer Konduktif Polianilin-Polipirol Dengan Variasi Ketebalan

Abstract

Sensor gas adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi analit dalam bentuk uap/gas. Material kimia yang saat ini banyak dikaji dan dikembangkan sebagai material sensor gas salah satunya adalah polimer konduktif. Polimer konduktif merupakan polimer organik terkonjugasi yang dapat menghasilkan arus listrik karena elektron mengalami delokalisasi. PANi dan PPy merupakan polimer konduktif yang banyak dikembangkan sebagai material sensor gas karena memiliki nilai konduktivitas tinggi dan respon yang baik terhadap gas seperti NH3, CO2, dan VOCs (Volatil Organic Compounds). Keunggulan PANi dan PPy sebagai material sensor gas memungkinkan kombinasi antara PANi/PPy dapat meningkatkan kinerja sensor. Penelitian ini menggunakan campuran PANi/PPy sebagai material sensor gas untuk mendeteksi aroma kopi dengan ketebalan sebagai variabel. Kinerja sensor gas seperti perubahan nilai resistansi, sensitivitas, dan konduktivitas dapat dipengaruhi oleh ketebalan film material. Tujuan penelitian ini adalah menentukan ketebalan optimum material sensor gas berdasarkan nilai konduktivitasnya. Sensor dengan ketebalan optimum yang diperoleh digunakan untuk mendeteksi aroma kopi robusta Sidomulyo, Gumitir, dan Garahan. PANi dan PPy disintesis dan selanjutnya dianalisa menggunakan spektrofotometer FTIR. PANi dan PPy dicampurkan dengan komposisi optimum yang telah diperoleh pada penelitian sebelumnya yaitu 20:80 menggunakan pelarut DMSO. Material campuran PANi/PPy dilapiskan di atas elektroda menggunakan teknik pelapisan tetes (drop-casting). Material sensor gas dibuat dengan variasi ketebalan 160; 200; 311; 362; dan 576 μm. Sensor dengan variasi ketebalan diukur menggunakan multimeter digital untuk memperoleh sensor gas PANi/PPy dengan ketebalan optimum. Ketebalan optimum material PANi/PPy ditentukan berdasarkan nilai konduktivitas yang paling tinggi. Konduktivitas sensor diperoleh dari selisih konduktivitas baseline dengan uap kopi. Sensor dengan ketebalan optimum dikarakterisasi kinerjanya menggunakan variasi kopi yaitu kopi robusta Sidomulyo, Gumitir, dan Garahan. Karakterisasi dilakukan dengan menentukan nilai konduktivitas, sensitivitas, waktu respon, repeatabilitas, dan reprodusibilitas. Nilai repeatabilitas ditentukan dengan mengukur sensor sebanyak 10 kali di hari yang sama, sedangkan reprodusibilitas ditentukan dengan mengukur sensor setiap seminggu sekali selama 4 minggu. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai konduktivitas tertinggi diperoleh dari sensor ketebalan 311 μm dengan nilai konduktivitas sebesar 7,5 x10-9 S/cm kemudian dilanjutkan sensor dengan ketebalan 362 μm, 200 μm, 576 μm, dan 160 μm. Waktu respon sensor dengan variasi ketebalan diperoleh sebesar 64, 66, 44, 54, dan 66 detik secara berturut-turut untuk sensor dengan ketebalan 160, 200, 331, 362, 576 μm. Sensor dengan konduktivitas tertinggi dan waktu respon tercepat digunakan untuk karakterisasi aroma kopi. Hasil karakterisasi sensor PANi/PPy dengan ketebalan optimum terhadap variasi kopi adalah kopi Sidomulyo memiliki nilai konduktivitas dan sensitivitas paling tinggi, kemudian dilanjutkan kopi Gumitir dan Garahan. Nilai sensitivitas sensor dengan ketebalan optimum diperoleh lebih dari 40%. Nilai repeatabilitas yang diperoleh adalah %RSD kurang dari 5% sedangkan reprodusibilitas %RSD lebih dari 5%. Ketebalan sensor dapat mempengaruhi konduktivitas sensor, semakin tebal material maka konduktivitasnya semakin tinggi, namun material pada ketebalan tertentu dapat menurunkan nilai konduktivitasnya. Sensor gas PANi/PPy dengan ketebalan optimum yaitu 311 μm dapat membedakan variasi kopi berdasarkan perbedaan nilai konduktivitas dan sensitivitas yang dihasilkan. Analisa sensitivitas menunjukkan sensor PANi/PPy dengan ketebalan optimum memiliki sensitivitas yang baik. Hasil analisa repeatabilitas dan reprodusibilitas menunjukkan sensor PANi/PPy mampu bekerja dengan baik dalam pengukuran kopi yang dilakukan sebanyak 10 kali pengulangan di hari yang sama. Namun, sensor PANi/PPy hanya mampu digunakan sebanyak 3 kali pemakaian atau selama 3 minggu