PERBAIKAN DAN UJI PROTOTIPE MESIN PEMBERSIH BENIH JAGUNG

I.U. Firmansyah: Perbaikan dan Uji Prototipe Mesin

PERBAIKAN DAN UJI PROTOTIPE MESIN PEMBERSIH BENIH JAGUNG I.U. Firmansyah Balai Penelitian Tanaman Serealia

ABSTRAK Produktivitas jagung sangat ditentukan antara lain oleh mutu benihnya. Benih jagung yang diameter bijinya besar mempunyai daya simpan lama. Keseragaman diameter biji untuk benih sangat diperlukan agar biji jagung tumbuh serempak. Oleh karena itu diperlukan mesin pembersih biji jagung (Seed cleaner) yang sesuai dengan parameter perancangan antara lain diameter dan kecepatan terminal bii jagung. Pemanfaatan mesin pembersih biji jagung untuk benih yaitu membersihkan biji dari kotoran dan biji yang diameternya kecil. Rata-rata diameter biji jagung Varietas Bisma , Gumarang, Sukmaraga, Hibrida SW dan Bima 3 adalah 6,90 mm, 6,90 mm, 4,70 mm, 7,30 mm, dan 7,10 mm. Jadi diameter lobang saringan pada ayakan pertama (I) lebih besar dari diameter biji jagung yang akan dibersihkan dari kotoran, yaitu 8 mm (Bisma dan Gumarang); 6 mm (Sukmaraga); 9 mm (Hibrida SW, Bima). Ayakan kedua (II) yang berada dibawah ayakan pertama, terdiri atas susunan saringan 1 dan 2. Agar biji jagung yang diameter besar tidak lolos terbuang maka diameter lobang saringan 1 dan 2 adalah 7 mm dan 6 mm (Bisma, Gumarang); 5 mm dan 4 mm (Sukmaraga); 8 mm dan 7 mm (Hibrida SW, Bima 3). Dengan perbaikan diameter lobang saringan pada ayakan I dan II dan pengaturan kecepatan terminal angin kipas pembersih adalah 0,89 m/dt (< 1 m/dt), maka indeks kinerja pembersihan biji jagung untuk benih berkisar 0,93 – 0,96. Kata kunci: APB-M3-Balitsereal, mesin sortasi, benih jagung

PENDAHULUAN Rata-rata produktivitas jagung di Indonesia adalah 42,32 Kuintal/hektar dan produksi jagung 17.592.305 pada tahun 2009 (BPS 2009). Produktivitas jagung tertinggi terdapat di Provinsi Jawa Barat, yaitu sekitar 57,61 Ku/ha, hal ini ditunjang oleh beberapa faktor yang antara lain tersedianya benih berkualitas varietas jagung introduksi bersari bebas dan hibrida yang merupakan kontribusi nyata bagi petani terhadap peningkatan

produktivitas dan produksi Jagung. Mutu benih merupakan

salah satu faktor penentu keberhasilan dalam pertanaman untuk mendapatkan hasil yang optimal. Ukuran benih memberikan pengaruh terhadap pertumbuhan tanaman di lapangan. Benih yang berukuran besar umumnya memberikan penampilan tanaman yang lebih vigor dibanding dengan tanaman yang berasal dari benih berukuran kecil. Selain itu benih yang berasal dari biji jagung yang besar (Rahmawati 2009). Hasil penelitian Saenong (1982) menunjukkan bahwa benih yang berasal dari pangkal dan ujung tongkol menumbuhkan tanaman yang lebih tinggi, tetapi lingkar batang lebih

558

Seminar Nasional Serealia, 2013

kecil daripada benih yang berasal dari bagian tengah tongkol dan tampak lebih kekar. Untuk itu diperlukan alat/ mesin pembersih biji jagung untuk benih agar dapat memisahkan biji dibagian tengah tongkol dengan biji dipangkal dan ujung tongkol dan kotoran. Ukuran biji jagung setiap varietas beda, sehingga perlu diketahui kebundaran biji jagung untuk benih masing-masing varietas .Keseragaman diameter biji untuk benih sangat diperlukan agar biji jagung tumbuh serempak. Mesin pembersih (Seed cleaner) APB-M3-Balitsereal telah digunakan untuk membersihkan benih jagung produk Balitsereal. Permasalahan APB-M3 adalah benih jagung yang telah dibersihkan dari kotoran dan biji jagung diameter kecil, masih juga diperlukan alat penghembus untuk membersihkan kotoran yang halus. Selain itu penentuan saringan yang sesuai dengan diameter biji jagung masing-masing varietas jagung

masih belum sepenuhnya dipahami oleh operator. Penelitian ini bertujuan

untuk memperbaiki dan menguji komponen ayakan mesin pembersih biji jagung untuk benih APB-M3-Balitsereal.

BAHAN DAN METODE Penelitian ini dilakukan pada tahun 2011 di Laboratorium Rekayasa dan Pascapanen, Balitsereal.Bahan-bahan kegiatan penelitian ini meliputi 1) bahan rekayasa dan bahan pendukung untuk membuat komponen prototipe mesin pembersih (seed cleaner) biji jagung untuk benih APB-M3; 2) bahan bakar minyak dan pelumas; 3) bahan pemrosesan biji jagung untuk benih; 4) sarana produksi (benih jagung, pupuk, pestisida) untuk perbanyakan biji jagung; 5) kantong plastik dan kantong klip plastik untuk menampung sampel dan contoh sampel biji jagung . Pengukuran sampel diameter biji jagung , yang diambil dari panenan sejumlah tanaman jagung Varietas Bisma, Gumarang, Sukmaraga, Hibrida SW, dan Bima dan diproses dengan standar benih berdasarkan rekomendasi bagian UPBS, Balitsereal. Kemudian dihitung diameter equivalent dan kecepatan terminal biji jagung. Dari hasil hitungan ke dua parameter rancangan tersebut dibuat saringan dengan ukuran diameter saringan pada ayakan I dan saringan 1 dan 2 pada ayakan II . Hasil perbaikan saringan tersebut diuji untuk diketahui efisiensi pembersihan (%), kapasitas pembersihan (kg/jam), dan indek kinerja pembersihan. Mesin pembersih biji-bijian serealia untuk benih Sitem kerja mesin pembersih adalah menyaring kotoran atau benda asing lainya dengan plat yang terdapat lubang-lubang, saringan (screen) dan plat ini

559


bergerak maju-mundur dan disebut ayakan (strainer). Luas lubang saringan pada ayakan pertama lebih luas dari luas kebundaran biji-biji, sehingga kotoran dan benda asing lainnya yang lebih luas dari biji tersebut akan tersaring dan keluar ke ujung ayakan pertama. Biji-biji dan kotoran serta benda asing lainnya dengan luas kebundaran yang lebih kecil akan lolos dan jatuh pada ayakan kedua. Biji-biji dan kotoran tersebut sebelum sampai ke ayakan kedua dihembus oleh kipas. Kotoran dan benda asing akan keluar. Ayakan kedua terdiri atas dua saringan. Saringan pertama pada ayakan kedua terdapat lubang-lubang saringan yang luasnya lebih kecil dibandingkan luas lubang saringan pada ayakan pertama, tetapi lebih luas dibandingkan luas lubang saringan kedua pada ayakan kedua.Biji-biji yang bersih dan kebundarannya

lebih besar dari luas lubang saringan pertama dan kedua pada

ayakan kedua keluar melewati saluran keluar (out let) menuju wadah. Pemisahan biji-biji dengan kotoran dan benda asing lainnya pada mesin pembersih tipe ini dapat terjadi karena terdapat lapisan saringan pada ayakan pertama. Kotoran tersebut tersaring karena

lebih besar dari luas lubang lapisan

saringan. Biji-biji dan kotoran serta benda asing lainnya lolos dari lapisan saringan karena luas kebundaran biji dan kotoran tersebut lebih kecil dari luas lubang lapisan saringan. Bentuk-bentuk dan biji-bijian, buah-buahan dan tanaman beraturan

(irregular),

sehingga

diperlukan

jumlah

data

umumnya tidak

yang

tepat

untuk

mendiskripsikannya secara akurat. Menurut Henderson et al. (1954) bahwa untuk bijibijian berbentuk tidak beraturan dapat dianalisa dengan mengasumsikan diameter bola yang volume sama. Biji biasanya dikarakteristikan oleh panjang, lebar dan tebal. Pada beberapa kasus, karakteristik suatu produk cukup dinyatakan dengan dua atau bahkan satu demensi saja (Purwantana 2008). Jadi untuk menentukan luas lubang lapisan saringan di ayakan pertama dan kedua perlu diketahui diameter luar paling panjang dari gandum pada tahun 2011 dan sogum pada tahun 2013, sehingga biji-biji tersebut akan terpisah dari kotoran dan benda asing lainya. Pemisahan secara pneumatik dari satu bahan merupakan

pemisahan

berdasarkan perbedaan ukuran, masa jenis, dan karakteristik tahanan udara (Hall et al. 1979). Prototipe mesin pembersih biji gandum untuk benih juga dilengkapi kipas jenis sentrifugal. Biji-biji gandum yang lolos saringan pada ayakan pertama dihembus dengan aliran udara horisontal. Pemisahan biji dari kotoran dan benda asing lainnya yang lebih ringan, kecepatan udara yang digunakan harus lebih kecil dari kecepatan terminal biji (Mohsenin 1980 dalam Salengke 1987).

560


Kecepatan terminal dapat pula dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini (1) (Mohsenin 1980) : NR x ή V1 = ---------- ………………………………………………………………… (1 ) ρf x d Dimana : V1 = Kecepatan Terminal partikel (m/dt) NR = Bilangan Reynolds ή = Kekentalan abs fluida (kg det/m2) ρf = Massa Jenis fluida (kg/m3) d = Diameter partikel (m) Mesin pembersih biji (seed cleaner) yang akan dimodifikasi adalah kecepatan aliran udara

dari kipas jenis sentrifugal dengan mengatur putaran poros dan

perbandingan diamter puli (puley) pada poros sentrifugal dengan puli motor listrik. Kecepatan aliran udara kipas tersebut harus lebih kecil dari kecepatan terminal biji jagung. Jika butiran jatuh bebas akan mencapai terminal V 1 konstan., yaitu kecepatan pada saat gaya gravitasi Fg sama dengan gaya seret F yang arahnya keatas. Pada keadaan setimbang, pada kecepatan terminal telah tercapai, jika massa jenis butiran lebih besar dibandingkan massa jenis fluida, maka butiran bergerak kebawah. Jika massa jenis butiran lebih kecil dibandingkan massa jenis fluida maka butiran bergerak keatas (Khalid 1989). Dua hal penting dalam aerodinamik adalah koefisien seret aerodinamiknya dan kecepatan terminal bahan (Sitkey 1986). Cara pemisahan melalui media udara yang dihembuskan pada biji yang masih kotor adalah suatu cara yang melibatkan konsumsi energi dan tingkat kerusakan biji-bijian lebih rendah Pemisahan biji

dari kotoran dan benda asing lainnya yang lebih ringan,

kecepatan udara yang digunakan harus lebih kecil dari kecepatan terminal biji (Mohsenin 1980 dalam Salengke 1987). Sifat aerodinamik yang mempengaruhi kecepatan terminal adalah koefisien seret bilangan Reynold. Sebuah partikel yang dalam keadaan jatuh bebas

akan mencapai suatu

kecepatan yang relative konstan atau kecepatan terminal tergantung pada sifat fisik partikel dan fluida di mana partikel itu jatuh serta gaya gravitasi bumi (Henderson et al. 1954). Jika butiran dihembus udara, tekanan pada sisi atas butiran lebih kecil dan dari sisi bawah lebih besar dari pada tekanan (P) dalam aliran. Pada permukaan butiran terjadi tegangan geser ( ĩ ) yang disebabkan dari efek gesekan (Khalid 1989).

561


Perhitungan efisiensi pembersihan dengan persamaan (2) (Destra dan Mishra 1990), sebagai berikut : ή = ( 1- Bk /Bj) x 100% ……………………………………(2) Dimana : ή = Efisiensi pembersihan (%) Bk = Bobot kotoran dan benda asing lainya yang keluar melalui pengeluaran (kg) Bj = Bobot biji jagung yang dimasukkan ke corong pemasukan (kg) Perhitungan kapasitas pembersihan dengan persamaan (3) (Destra dan Mishra 1990), sebagai berikut : KP = ( Ba / T ) .......................................................................(3) Dimana : KP = Kapasitas pembersihan Ba = Bobot awal biji jagung (kg) T = Waktu pembersihan (jam) Perhitungan indek kinerja dengan persamaan (4) ( Destra dan Mishra 1990 ), sebagai berikut : IK = (1 - Bh / Bj )(1 - Bp / Bj )(1- Bk / Bj ) ...............................(3) Dimana : IK = Indeks Kinerja Mesin Bh = Bobot biji jagung tercecer (kg) Bp = Bobot biji jagung pecah (kg) Bk = Bobot kotoran dan benda asing lainya (kg) Bj = Bobot awal biji jagung (kg)

562


Gambar 1. Foto saringan APB-M3. Maros, Sulsel.2011

HASIL DAN PEMBAHASAN. Data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa diameter equivalent rata-rata biji jagung terbesar adalah varietas hibrida SW yaitu 7,30 mm dibandingkan varietas lainnya. Sedangkan

diameter terkecil adalah Varietas Sukmaraga yaitu 4,70 mm.

Berdasarkan nilai tersebut, maka diameter lobang pada saringan (Screen) I dan II disesuaikan dengan varietas yang akan dibersihkan atas biji-biji yang kecil dan kotoran.Untuk membersihkan varietas hibrida SW, Bima 3, Bisma dan Gumarang, susunan lobang saringan I adalah 7,0 mm dan saringan II adalah 6,90 mm. Sedangkan untuk membersihkan varietas Sukmaraga, susunan lobang saringan I adalah 5,00 m m dan saringan II adalah 4,50 mm. Kecepatan udara dari kipas (blower) yang diharapkan dari biji-bji jagung tersebut agar dapat dibersihkan dari kotoran dan biji-biji yang sangat kecil adalah lebih kecil dari 1,00 m/dt (Tabel 1). Dengan kecepatan udara tersebut biji jagung untuk benih seperti varietas Sukmaraga tidak akan terbuang. Sedangkan kecepatan udara dari kipas semula hanya 0,6 m/dt dan biji jagung untuk benih masih kurang bersih. Oleh karena itu, putaran pada poros kipas dipercepat dengan mengganti diameter pulli (pulley) dan kecepatan udara bisa mencapai 0.89 m/dt.

563


Tabel 1. Diameter equivalent dan kecepatan terminal biji jagung bersari bebas dan hibrida produk Balisereal dan hibrida produk swasta.Maros. 2011. Parameter Diameter Eq rata-rata (mm) Kecepatan Terminal (m/dt)

Bisma

Gumarang

Varietas Sukmaraga

6,90

6,90

4,70

7,30

7,10

1,40

1,45

1,00

1,49

1,29

Hibrida Sw

Bima 3

Data pada Tabel 2 menunjukkan bahwa efisiensi pembersihan pada mesin pembersih termodifikasi lebih tinggi dibandingkan pada mesin pembersih sebelum dimodifikasi.Nilai tertinggi efisiensi pembersihan pada pembersihan Varietas Hibrida SW dan diikuti oleh Varietas Bisma, Gumarang, Bima 3 dan Sukmaraga, yang berturutturut masing-masing adalah 99,54%, 99,40%, 99,22%, 99,17%, dan 99,15%. Kapasitas pembersihan mesin pembersih termodfikasi

tertinggi pada pembersihan

Varietas Hibrida SW dan diikuti oleh Bisma dan Gumarang, Sukmaraga, dan Bima 3, yang berturut-turut adalah 964,63 kg/jam, 877,96 kg/jam dan 877,96 kg/jam, 877,19 kg/jam, dan 865,80 kg/jam (Tabel 2). Tabel 2. Efisiensi dan Kapastas Pembersihan Mesin Pembersih Benih Jagung .2011

Varietas Bisma Gumarang Sukmaraga Bima 3 Hibrida SW

Efisiensi Pembersihan (%) Sebelum Sesudah dimodifikasi dimodifikasi 99,35 99,40 99,01 99,22 99,07 99,15 99,10 99,17 99,44 99,54

Kapasitas Pembersihan (Kg/jam) Sebelum Setelah dimodifikasi dimodifikasi 865,80 877,96 877,19 877,96 847,09 877,19 857,14 865,80 940,43 964,63

Indek kinerja mesin pembersih termodifikasi tertinggi pada pembersihan benih varietas Bima 3 dan kemudian diikuti hibrida SW dan Sukmaraga, Gumarang dan Bisma yaitu berturut-turut 0,96, 0,95 dan 0,95, Gumarang, dan Bisma (Tabel 3).

564


Tabel 3. Indek Kinerja Mesin Pembersih Termodifikasi. Maros, 2011. Varietas Bisma Gumarang Sukmaraga Bima 3 Hibrida SW

Indek Kinerja 0,93 0,94 0,95 0,96 0,95

Rata-rata diameter Varietas Bisma, Gumarang, Sukmaraga, hibrida SW dan Bima 3 adalah 6,9 mm, 6,9 mm, 4,7 mm, 7,3 mm, dan 7,1 mm. Jadi diameter lobang saringan pada ayakan pertama (I) lebih besar dari diameter equivalent biji jagung yang akan dibersihkan dari kotoran, yaitu

8 mm (Bisma dan Gumarang); 6 mm

(Sukmaraga); 9 mm (hibrida SW, Bima). Ayakan kedua (II) yang berada dibawah ayakan pertama, terdiri atas susunan saringan 1 dan 2. Agar biji jagung yang diameter besar tidak lolos terbuang maka diameter lobang saringan 1 dan 2 adalah 7 mm dan 6 mm (Bisma, Gumarang); 5 mm dan 4 mm (Sukmaraga); 8 mm dan 7 mm (Hibrida SW, Bima 3). Dengan perbaikan diameter lobang saringan pada ayakan I dan II dan pengaturan kecepatan terminal angin kipas pembersih < 1 m/dt, dan indek kinerja pembersihan biji jagung untuk benih berkisar 0,93–0,96.

Gambar 2. Foto Mesin Pembersih Benih Jagung APB-M3-Balitsereal. Maros, Sulsel.2011.

565


KESIMPULAN Perbaikan

komponen ayakan APB-M3-Balitsereal dapat meningkatkan

efisiensi pembersihan berkisar 99,15-99% dan kapasitas pembersihan 865-964,63 kg/jam dan indek kinerja 0,93-0,96.

UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Ir. Arus Setyarso, MS. dan Dr. M. Aqil atas saran sarannya yang telah diberikan dalam pelaksanaan ini.

DAFTAR PUSTAKA Biro Pusat Statistik. 2009. Perkembangan luas panen. Rata-rata hasil dan produksi jagung di Indonesia. Destra, K and T. N. Mishra. 1990. Develophment and Performance Evaluation of Sorghuim Thester. In: Y.Khiside (ed) Agricultural Mechanization in Asia, Africa, latin America. Henderson,S.M. and R.I. Perry,1995. Agricultural Process Engineering. John wiley and Sons. Inc.New York, Chepman and Hill., London Khalid, A. 1989. Pemisahan Gabah dan Kedelai Pneumatic Dengan Hebusan Udara Secara Horozontal. IPB. Majedi,A. 1987. Kecepatan Terminal dan Sifar Aerodinamika Gabah DAN Kedelai. Skripsi. Fakultas pertanian, IPB, Bogor dalam khalid, Abdul., 1989. Pemisahan Gabah dan Kedelai Pneumatic Dengan hebusan Udara secara Horozontal. IPB., bogor. Mohsenin, N.N. 1980. Some Physical Properties Of Plant And Animal Materials. Gordon and Breach Science Publishers, New York. Rahmawati., Y. Sinuseng, S. Saenong. 2006. Pengaruh ukuran biji pada berbagai tingkat kadar air terhadap viabilitas benih. Prosiding Seminar dan Lokakarya Nasional. Makassar, 29-30 September 2005. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian. Departemen Pertanian. ISBN : 979-99953-8-8. p351-362. Rahmawati. 2009. Mutu fisiologis benih selama periode simpan. Prosiding Seminar Nasional Serealia. Inovasi Teknologi Serealia Menuju Kemandirian Pangan dan Agroindustri. Maros, 29 Juli 2009. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Kementerian Pertanian.2011. ISBN : 978-979-8940-27-9. p273-282.

566


Saenong, S.1982. Kontribus Virgor Awal Terhadap Daya Simpan Benih Jagung (Zea mays L) dan Kedelai (Glysine max L.mer) disertasi pada Fakultas Pasca Sarjana. Institut Pertanian Bogor. 127p Salangke.1987. Perancangan Alat Pemecah Kulit Kacang Kedelai., Fakultas Pertanian Universitas Hasauddin. Ujung Pandang.

567

PERBAIKAN DAN UJI PROTOTIPE MESIN PEMBERSIH BENIH JAGUNG

Recommend Documents