Calon Promotor Program Padjadjaran Excellence Fast Track Scholarship Tahun 2025

 

Nama Lengkap: Prof. Dr. Endang Rusyaman, drs., MS.

E-mail: [email protected]

Bidang Keahlian: Analisis Matematika

Prodi S2 Calon Mahasiswa: Program Studi Magister Konsentrasi Matematika Murni – Analisis

Prodi S3 Calon Mahasiswa: Program Studi Doktor Matematika Bidang Minat Matematika Murni – Analisis dan Geometri

Judul Penelitian yang Ditawarkan:

Model Persamaan Diferensial Fraksional dalam Menentukan Kekentalan Ideal Minyak Goreng Berbahan Kelapa Sawit

 

Fractional Differential Equation Model in Determining the Ideal Viscosity of Cooking Oil Made from Palm Oil

 

Abstrak:

Kekentalan adalah ukuran resistensi suatu fluida terhadap aliran atau deformasi ketika dikenai gaya. Dalam konteks fisika dan matematika, kekentalan mencerminkan seberapa sulit suatu fluida mengalir; fluida dengan kekentalan tinggi, seperti madu, mengalir lebih lambat dibandingkan fluida dengan kekentalan rendah, seperti air. Kekentalan dinamis (μ) sering digunakan untuk menghitung gaya gesek internal dalam fluida, dengan rumus τ=μ ∂u/∂y, dengan τ adalah tegangan geser dan ∂u/∂y adalah gradien kecepatan. Konsep ini penting dalam mekanika fluida dan memiliki aplikasi luas, termasuk desain mesin, sistem pipa, dan dinamika aliran udara. Kekentalan ideal minyak goreng berbahan kelapa sawit merupakan salah satu karakteristik fisik yang sangat penting untuk memastikan efisiensi dalam berbagai proses pengolahan dan penggunaannya. Kekentalan yang sesuai memungkinkan minyak mengalir dengan baik dan merata, terutama pada suhu tinggi, sehingga mendukung proses memasak dan penggorengan yang optimal. Stabilitas kekentalan ini juga memainkan peran krusial dalam menjaga kualitas hasil akhir produk, baik dari segi tekstur, rasa, maupun tampilan. Selain itu, kekentalan yang konsisten dapat meningkatkan performa minyak selama penggunaan berulang, sekaligus mengurangi potensi kerusakan produk akibat perubahan sifat fisiknya. Karakteristik ini menjadi indikator penting untuk memastikan bahwa minyak goreng kelapa sawit tidak hanya memenuhi standar industri, tetapi juga mampu memberikan hasil yang maksimal dalam penggunaannya. Menentukan kekentalan ideal minyak goreng berbahan kelapa sawit bisa dilakukan dengan memodelkannya ke dalam persamaan diferensial fraksional. Hal ini dilakukan karena penggunaan fraksional mampu mempertimbangkan efek memori dan perubahan sifat minyak terhadap waktu dan suhu. Persamaan fraksional memberikan pemodelan yang lebih akurat dan realistis. Selain itu, fleksibilitasnya memungkinkan deskripsi yang lebih mendalam terhadap interaksi antara kekentalan dan gradien kecepatan, termasuk perilaku non-linear yang sering terjadi pada proses pengolahan minyak goreng. Pendekatan ini juga mampu mencakup analisis multiskala, sehingga memberikan gambaran menyeluruh yang bermanfaat dalam meningkatkan efisiensi dan kualitas produk. Melalui pendekatan ini, pengendalian parameter seperti suhu, waktu pemrosesan, dan kualitas minyak dapat dilakukan secara lebih efektif. Simulasi dan prediksi yang dihasilkan juga memberikan peluang untuk mengoptimalkan proses produksi sekaligus mendukung keberlanjutan industri pengolahan minyak goreng. Penelitian ini bertujuan untuk menemukan model persamaan diferensial fraksional terbaik untuk menentukan kekentalan ideal dari minyak goreng berbahan kelapa sawit. Dilakukan beberapa simulasi untuk menemukan model terbaik dengan menentukan nilai dari orde fraksional dan metode penyelesaian persamaan diferensial fraksional yang sesuai.

 

Abstract:

Viscosity is a measure of a fluid’s resistance to flow or deformation when subjected to a force. In physics and mathematics, viscosity reflects how difficult it is for a fluid to flow; a fluid with a high viscosity, such as honey, flows more slowly than a fluid with a low viscosity, such as water. Dynamic viscosity (μ) is often used to calculate the internal frictional forces in a fluid, with the formula τ=μ ∂u/∂y, where τ is the shear stress and ∂u/∂y is the velocity gradient. This concept is important in fluid mechanics and has wide applications, including the design of machines, piping systems, and air flow dynamics. The ideal viscosity of cooking oil made from palm oil is one of the most important physical properties to ensure efficiency in various processing and use processes. The appropriate viscosity allows the oil to flow well and evenly, especially at high temperatures, thus supporting optimal cooking and frying processes. The stability of this viscosity also plays a crucial role in maintaining the quality of the final product, both in terms of texture, taste, and appearance. In addition, consistent viscosity can improve the performance of the oil in repeated use, while reducing the potential for product damage due to changes in its physical properties. This characteristic is an important indicator to ensure that palm oil cooking oil not only meets industry standards but is also able to provide maximum results in its use. Determining the ideal viscosity of cooking oil made from palm oil can be done by modeling it into a fractional differential equation. This is done because the use of fractions is able to consider the memory effect and changes in oil properties over time and temperature. Fractional equations provide more accurate and realistic modeling. In addition, its flexibility allows a deeper description of the interaction between viscosity and velocity gradient, including non-linear behavior that often occurs in the cooking oil processing process. This approach is also able to include multi-scale analysis, thus providing a comprehensive picture that is useful in improving efficiency and product quality. Through this approach, control of parameters such as temperature, processing time, and oil quality can be done more effectively. The resulting simulations and predictions also provide opportunities to optimize the production process while supporting the sustainability of the cooking oil processing industry. This study aims to find the best fractional differential equation model to determine the ideal viscosity of cooking oil made from palm oil. Several simulations were carried out to find the best model by determining the value of the fractional order and the appropriate fractional differential equation solution method.