Studi pengembangan E-tongue berbasis lima sensor elektrokimia untuk klasifikasi air minum

ABSTRAK:

Kualitas air minum merupakan aspek penting dalam menjaga kesehatanmasyarakat, terutama di tengah meningkatnya risiko pencemaran akibat industrialisasi danaktivitas manusia. Oleh karena itu, diperlukan sistem pemantauan kualitas air yang mampumemberikan hasil cepat dan akurat. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan sisteme-tongue berbasis lima sensor elektrokimia guna mengklasifikasikan kualitas air minumkemasan produk lokal. Parameter yang digunakan meliputi ion klorida (Cl⁻), ion fluorida(F⁻), pH, oksigen terlarut (DO), dan total padatan terlarut (TDS). Lima sampel air minumdiuji menggunakan sistem e-tongue, dan data hasil pengukuran dianalisis menggunakanmetode Principal Component Analysis (PCA). Hasil pengujian menunjukkan bahwa sisteme-tongue memiliki waktu respon sensor rata-rata selama 15 detik, menunjukkan efisiensidalam proses deteksi. Analisis PCA menghasilkan proporsi PC1 sebesar 31,49%, PC2sebesar 20,36%, sehingga proporsi kumulatifnya mencapai 51,85%, yang mencerminkankemampuan dua komponen utama dalam menjelaskan sebagian besar variasi data. Polaklasifikasi pada plot PCA dua dimensi menunjukkan pemisahan klaster yang jelas antarmerek air minum, menandakan bahwa sistem ini mampu mengidentifikasi perbedaankarakteristik kimiawi air secara efektif. Efektivitas sistem dalam klasifikasi tergolongtinggi, ditunjukkan melalui konsistensi hasil serta ketepatan pemisahan antar sampel.Dengan demikian, sistem e-tongue yang dikembangkan mampu mengklasifikasikankualitas air minum secara cepat, akurat, dan berpotensi diaplikasikan sebagai alat pemantaukualitas air baik di laboratorium maupun industri.

ABSTRACT:

Drinking water quality is an important aspect in maintaining public health,especially amidst the increasing risk of pollution due to industrialization and humanactivities. Therefore, a water quality monitoring system is needed that can provide fast andaccurate results. This study aims to develop an e-tongue system based on fiveelectrochemical sensors to classify the quality of locally produced bottled drinking water.The parameters used include chloride ions (Cl⁻), fluoride ions (F⁻), pH, dissolved oxygen(DO), and total dissolved solids (TDS). Five drinking water samples were tested using thee-tongue system, and the measurement data were analyzed using the Principal ComponentAnalysis (PCA) method. The test results showed that the e-tongue system had an averagesensor response time of 15 seconds, indicating efficiency in the detection process. PCAanalysis produced a proportion of PC1 of 31.49%, PC2 of 20.36%, so that the cumulativeproportion reached 51.85%, reflecting the ability of the two principal components toexplain most of the data variation. The classification pattern in the two-dimensional PCAplot shows a clear cluster separation between drinking water brands, indicating that thesystem is able to identify differences in the chemical characteristics of water effectively.The effectiveness of the system in classification is quite high, indicated by the consistencyof the results and the accuracy of separation between samples. Thus, the developed e-tongue system is able to classify drinking water quality quickly, accurately, and has thepotential to be applied as a water quality monitoring tool both in laboratories and industry.

مستخلص البحث:

عترب جودة مياه الشرب جانبا هاما يف احلفاظ على صحة اجملتمع، خاصة يف ظل تزايد خماطر التلوث الناتج عن التصنيع واألنشطةالبشرية. لذلك، هناك حاجة إىل نظام ملراقبة جودة املياه قادر على تقدمي نتائج سريعة ودقيقة. هتدف هذه الدراسة إىل تطوير نظام لسانإلكرتوينكهرابئية من أجل تصنيف جودة مياه الشرب املعبأة من املنتجات احمللية. تشمل املعايري املستخدمة كيميائية يعتمد على مخسة حساساتأيوانتالكلوريد(Cl⁻)،أيوانت الفلوريد(F⁻)، الرقم اهليدروجيين(pH)،األكسجني املذاب(DO)، وإمجايل املواد الصلبة املذابة(TDS).الطريقةاملستخدمة هي التجربة الكمية يف املخترب. مت اختبار مخس عينات من مياه الشرب ابستخدام نظام اللسان اإللكرتوين، ومت حتليل بياانتالقياسابستخدام طريقة حتليل املكوانت الرئيسية(PCA)لتقليل أبعاد البياانت وحتديد أمناط التصنيف. تظهر نتائج االختبار أن نظام اللسان اإللكرتوينلديه وقت استجابة متوسط للsensorsيبلغ15اثنية، مما يدل على الكفاءة يف عملية الكشف. ينتج حتليلPCAنسبةPC1تبلغ31،49%، وPC2تبلغ20،36،%مما جيعل النسبة الرتاكمية تصل إىل51،85%، مما يعكس قدرة العنصرين الرئيسيني يف تفسري اجلزءاألكرب من تنوع البياانت.تظهر أمناط التصنيف يف رسمPCAا بني جمموعات عالمات املياه املعدنية، مما يشري إىلاا واضحثنائي األبعاد فصالأن هذا النظام قادر على حتديد االختالفات الكيميائية ملياه الشرب بشكل فعال. إن فاعلية النظام يف التصنيف مرتفعة، كما يتضح من اتساقالنتائج ودقة الفصل بني العينات. وابلتايل، فإن نظام اللسان اإللكرتوين الذي مت تطويره أثبت قدرته على تصنيف جودة مياه الشرب بسرعة وبدقة،كأداة ملراقبة جودة املياه سواء يف املختربات أو يف الصناعة وحيتمل أن يُستخدم