Rancang Bangun Sistem Pemantauan Parameter Fermentasi dalam Rumen secara In Vitro

Nimas Kartika Putri Khrisna Winarya, Dr. Ir. Nur Abdillah Siddiq, S.T., IPP.; Ir. Dimas Hand Vidya Paradhipta, S.Pt., M.Sc, Ph.D., IPP.,

2026 | Skripsi | FISIKA TEKNIK

Sektor peternakan menjadi salah satu kontributor terbesar emisi gas rumah kaca global akibat emisi yang dihasilkan dari proses fermentasi enterik pada ternak ruminansia. Pemantauan kondisi fermentasi rumen secara in vitro diperlukan untuk mendukung penelitian mengenai dinamika fermentasi yang terjadi di dalam rumen. Namun, penelitian sebelumnya masih menggunakan instrumen terpisah untuk mengukur setiap parameter fermentasi dalam rumen. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan merancang dan membangun sistem pemantauan fermentasi dalam rumen secara in vitro. 

Sistem yang dikembangkan mengintegrasikan sensor MH-Z14 untuk mengukur karbon dioksida, sensor TGS2611 untuk metana, sensor DS18B20 untuk temperatur cairan rumen, sensor DHT22 untuk temperatur udara dalam botol, serta pressure transmitter yang digunakan untuk mengukur tekanan di dalam botol agar katup solenoid dapat terbuka otomatis ketika tekanan melebihi 5 kPa. Seluruh sensor dikalibrasi dan divalidasi menggunakan alat ukur referensi dan dievaluasi akurasinya menggunakan metode MAPE dan RMSE. 

Hasil evaluasi tersebut menunjukkan seluruh fungsi sistem memiliki nilai MAPE dan RMSE berturut-turut sebesar 3,1?n 1,1 °C untuk temperatur DHT22, 0,2?n 0,1 °C untuk DS18B20, 2,8?n 121 ppm untuk TGS2611, serta 2,6?n 67 ppm untuk MH-Z14. Selain itu, sistem juga dikembangkan agar mampu beroperasi secara kontinu selama 48 jam untuk mengamati dinamika fermentasi dalam rumen.

Livestock sector is one of the major contributor to global greenhouse gas emissions due to enteric fermentation in ruminants. Monitoring rumen fermentation under in vitro conditions is essential for investigating fermentation dynamics. However, previous studies have generally relied on separate instruments to measure individual fermentation parameters. This study presents the design and development of an integrated in vitro rumen fermentation monitoring system. 

The system incorporates an MH-Z14 sensor for carbon dioxide measurement, a TGS2611 sensor for methane detection, a DS18B20 sensor for rumen fluid temperature measurement, a DHT22 sensor for monitoring the air temperature inside the fermentation bottle, and a pressure transmitter to monitor the internal pressure. The measured pressure automatically actuates a solenoid valve when it exceeds 5 kPa. All sensors were calibrated and validated against reference instruments, and their performance was evaluated using the Mean Absolute Percentage Error (MAPE) and Root Mean Square Error (RMSE).

The results showed MAPE and RMSE values of 3.1% and 1.1 °C for the DHT22, 0.2% and 0.1 °C for the DS18B20, 2.1% and 120 ppm for the TGS2611, and 2.6% and 67 ppm for the MH-Z14. The developed system operated continuously for 48 hours, enabling observation of in vitro rumen fermentation dynamics.

Kata Kunci : rumen, fermentasi enterik, teknik in vitro, sensor, sistem pemantauan, gas rumah kaca, rumen, enteric fermentation, in vitro technique, integrated sensors, monitoring system, greenhouse gas