RANCANGAN DAN UJI PERFORMANSI ALAT PENCACAH TANDAN BUAH KOSONG KELAPA SAWIT DALAM PROSES PEMBUATAN PUPUK KOMPOS
Oleh : JUYAMTO F01498014
2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
RANCANGAN DAN UJI PERFORMANSI ALAT PENCACAH TANDAN BUAH KOSONG KELAPA SAWIT DALAM PROSES PEMBUATAN PUPUK KOMPOS
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh :
JUYAMTO F01498014
2007 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
RANCANGAN DAN UJI PERFORMANSI ALAT PENCACAH TANDAN BUAH KOSONG KELAPA SAWIT DALAM PROSES PEMBUATAN PUPUK KOMPOS
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh :
JUYAMTO F01498014 Dilahirkan pada tanggal 25 Oktober 1979 Di Sitiung – Sumatera Barat
Menyetujui Bogor, Januari 2007
Ir. Agus Sutejo MSi Dosen Pembimbing
Judul
: Rancangan dan Uji Performansi Alat Pencacah Tandan Buah Kosong Kelapa Sawit dalam Proses Pembuatan Pupuk Kompos
Oleh
: Juyamto
NRP
: F01498014
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Mengetahui Pembimbing akademik
Ir. Agus Sutejo, MSi NIP. 131878955
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT
Rabbul ‘Izzati yang telah memberikan
kesehatan dan kekuatan sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan skripsi ini yang bejudul
Rancangan dan Uji Performansi Alat Pencacah Tandan
Buah Kosong Kelapa Sawit dalam Proses Pembuatan Pupuk Kompos. Shalawat dan salam, semoga tetap tercurah kepada junjungan kita Nabi besar Muhammad SAW, selaku pemimpin para Nabi dan orang-orang bertaqwa, begitu juga kepada keluarga dan sahabat-sahabat beliau, serta siapa saja yang menyerukan dakwah dan selalu mengikuti metode serta langkah beliau. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Agus Sutejo, MSi selaku pembimbing I yang telah memberikan bimbingan, nasehat dan arahan selama melaksanakan penelitian. 2. Bapak Dr. Sam Herodian, MS selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan, kritik dan saran dalam perbaikan skripsi ini. 3. Bapak Ir. Murtono selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan, kritik dan saran dalam perbaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam laporan penelitian ini akan tetapi penulis berharap karya ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Amiiin. Bogor, Maret 2006
Penulis
RIWAYAT HIDUP Penulis bernama lengkap Juyamto, dilahirkan di Sitiung Dharmasraya pada tanggal 25 Oktober 1979 yang merupakan anak kedua dari tiga bersaudara dengan ayah bernama Sarmin dan ibu bernama Sutarti. Pada tahun 1992 penulis menyelesaikan pendidikan dasar di Sekolah Dasar Negeri 1 Piruko, kemudian penulis melanjutkan pendidikan ke Sekolah Menengah Pertama Negeri 1 Wonotiung dan lulus pada tahun 1995, lalu melanjutkan ke Sekolah Menengah Umum 1 Sitiung dan lulus tahun 1998. Pada tahun yang sama penulis diterima menjadi mahasiswa Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) di Fakultas Teknologi Pertanian Jurusan Teknik Pertanian. Selama menjadi mahasiswa penulis aktif di Lembaga Dakwah Kampus Badan kerohanian Islam Mahasiswa IPB. Penulis juga pernah menjadi asisten dosen pada mata kuliah Traktor Pertanian. Penulis melaksanakan praktek lapang di PT Sweet Indo Lampung di desa Astra Ksetra kecamatan Menggala kabupaten Tulang Bawang, Lampung Utara dengan topik Teknik Pengolahan Gula Di PT Sweet Indolampung selanjutnya penulis melakukan penelitian dengan judul Rancangan dan Uji Performansi Alat Pencacah Tandan Buah Kosong Kelapa Sawit dalam Proses Pembuatan Pupuk Kompos.
JUYAMTO. F01498014. Rancangan dan Uji Performansi Alat Pencacah Tandan Buah Kosong Kelapa Sawit dalam Proses Pembuatan Pupuk Kompos. Di bawah bimbingan Ir. Agus Sutejo MSi.
RINGKASAN Indonesia merupakan salah satu negara agraris yang sedang mengalami transformasi menuju negara industri. Salah satu industri yang potensial dan telah berkembang serta mempunyai peluang ekspor bagus adalah industri yang berbasiskan pada hasil pertanian (agroindustri). Kelapa sawit (Elais guineensis Jacq) saat sekarang menjadi komoditas yang sangat pesat perkembangannya dan menjadi komoditas unggulan pada subsektor perkebunan. Tanaman kelapa sawit telah diusahakan dalam bentuk perkebunan besar negara, perkebunan besar swasta dan perkebunan rakyat. Proporsi luas areal untuk masing – masing perusahaan tersebut adalah pada PBN sebesar 50 %, PBS 22 % dan PR 28 % pada tahun 1987, sedangkan pada tahun 1998 terjadi perubahan dengan meningkatnya proporsi untuk PR yaitu 33.5 %, PBN 48.5 % dan pada PBS 18 %. Secara keseluruhan luas areal perkebunan kelapa sawit pada tahun 1987 sebesar 728.662 hektar dan meningkat menjadi 2.633.899 hektar pada tahun 1998 dengan peningkatan rata – rata 12,44 % per tahun. Tandan buah kosong merupakan salah satu limbah terbesar yang dihasilkan dari industri pengolahan minyak kelapa sawit, dimana jumlahnya mencapai 21 % dari tandan buah segar. Jumlah tandan buah kosong yang dihasilkan seringkali melebihi kemampuan alam untuk mendekomposisikannya kembali sehingga terjadilah penumpukan limbah dalam jumlah besar. Apabila penumpukan limbah ini tidak ditangani secara optimal maka akan menjadi sumber pencemaran lingkungan baik tanah, air maupun udara. Penanganan limbah untuk dikonversi menjadi produk lain yang memiliki nilai tambah merupakan usaha – usaha untuk kembali ke alam (back to nature) atau pemanfaatan sumber daya alam agar lebih efisien. Disamping itu juga dapat menumbuhkan/membuka lapangan usaha baru yang saat ini banyak dibutuhkan untuk dapat menampung tenaga kerja sekaligus ikut membantu pemerintah dalam rangka mengatasi masalah tenaga kerja dan lapangan pekerjaan. Di dalam mengatasi masalah besarnya volume tandan buah kosong kelapa sawit dilakukan dengan cara pembakaran di dalam incinerator. Tetapi karena adanya larangan pembakaran mendorong dilakukannya penggunaan teknologi alternatif yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Salah satu usaha yang dapat ditempuh adalah dengan membuatnya menjadi kompos yang kemudian dimanfaatkan untuk berbagai usaha pertanian lainnya. Usaha mendaur ulang limbah tandan buah kosong kelapa sawit melalui pengomposan ini diharapkan merupakan langkah yang tepat untuk menghasilkan pupuk yang berpotensi tinggi dalam penggantian sebagian pupuk konvensional. Oleh sebab itu maka penggunaan teknologi (mesin dan peralatan) sangat dibutuhkan untuk memper-
cepat dan mempermudah penanganan serta meningkatkan mutu kompos yang dihasilkan. Tujuan dari pelaksanaan penelitian ini adalah untuk merancang, membuat dan menguji alat pencacah tandan buah kosong kelapa sawit dalam proses pembuatan pupuk kompos serta mengetahui teknik yang efisien dalam pencacahan tandan buah kosong kelapa sawit. Penelitian ini dilakukan di bengkel METATRON selama 2.5 bulan dari tanggal 1 Oktober sampai 15 Desember 2002 untuk perancangan dan pembuatan mesin dan pengambilan data di PT Tidar Kerinci Agung Desa Lubuk Besar Sungai Rumbai Sumatera Barat selama 4 bulan (Januari – April 2003). Bahan yang digunakan pada penelitian ini antara lain (1) Motor listrik 20 HP 3 phasa (2) Plat besi tebal 3 mm (3) Plat besi 8 mm (4) Plat besi 12 mm (5) Besi UNP 100 x 100 mm (6) Besi siku 100 x 100 (7) Besi siku 50 x 50 (8) Pipa besi berdiameter 22 panjang 65 cm (9) Roda gigi (10) Sproket dan rantai (11) Pully dan V belt (12) Pisau dari bahan per (13) Baud – baud, kawat las, batu gerinda potong/poles, thiner dan cat. Sedangkan peralatan yang digunakan antara lain (1) Las listrik (2) Gerinda (3) Mesin potong (4) Mesin Bor (5) Kompresor dan spray gun (6) Peralatan bengkel lainnya. Alat pencacah tandan kosong kelapa sawit terdiri dari 9 bagian pokok, yaitu (1) Hopper atas (2) Silinder pengepresan (3) Pisau gerak (4) Pisau diam (5) Hopper bawah (6) Rangka atas (7) Rangka bawah (8) Sistem transmisi (9) Motor penggerak. Dari hasil pengujian mesin didapatkan kapasitas yang tidak merata, hal ini disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya: a) faktor manusia, berpengaruh di dalam sistem pengumpanan tandan kosong, dimana tandan yang diumpankan tiap menit tidak selalu sama. b) faktor tandan dimana jumlah tandan kosong yang dikeluarkan oleh pabrik tidak selalu sama, seringkali terjadi kekosongan tandan sewaktu mesin pencacah dioperasikan. c) faktor mesin, berpengaruh karena pada hopper pengeluaran seringkali terjadi kemacetan maka kapasitas mesin menjadi kecil.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang B. Tujuan Penelitian II. TINJAUAN PUSTAKA A. Sejarah Singkat Kelapa Sawit B. Pencacahan Ukuran C. Prinsip Pengomposan D. Ergonomika III. METODE PENELITIAN A. Tempat Dan Waktu B. Bahan Dan Alat C. Prosedur Penelitian IV. HASIL DAN PEMBAHASAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Indonesia merupakan salah satu negara agraris yang sedang mengalami transformasi menuju negara industri. Salah satu industri yang potensial dan telah berkembang serta mempunyai peluang ekspor bagus adalah industri yang berbasiskan pada hasil pertanian (agroindustri). Kelapa sawit (Elais guineensis Jacq) saat sekarang menjadi komoditas yang sangat pesat perkembangannya dan menjadi komoditas unggulan pada subsektor perkebunan. Tanaman kelapa sawit telah diusahakan dalam bentuk perkebunan besar negara, perkebunan besar swasta dan perkebunan rakyat. Proporsi luas areal untuk masing – masing perusahaan tersebut adalah pada PBN sebesar 50 %, PBS 22 % dan PR 28 % pada tahun 1987, sedangkan pada tahun 1998 terjadi perubahan dengan meningkatnya proporsi untuk PR yaitu 33.5 %, PBN 48.5 % dan pada PBS 18 %. Secara keseluruhan luas areal perkebunan kelapa sawit pada tahun 1987 sebesar 728.662 hektar dan meningkat menjadi 2.633.899 hektar pada tahun 1998 dengan peningkatan rata – rata 12,44 % per tahun. Peningkatan luas areal kelapa sawit tersebut didorong oleh permintaan dunia akan produk kelapa sawit Crude Palm Oil (CPO) dan Produk Kelapa Sawit Olahan (PKO) yang terus meningkat dan cukup tingginya daya saing terhadap produk substitusi utama yaitu kedelai. Pada tahun 1989 produksi CPO indonesia 1.964.954 ton dan PKO 392.889 ton sedang pada tahun 1998 meningkat menjadi 5.902.178 ton CPO dan 1.302.907 PKO. Dengan demikian terjadi peningkatan rata – rata CPO 13,2 % dan PKO 14,6 % tiap tahunnya. Buah kelapa sawit yang dihasilkan biasanya diolah dan dijual dalam bentuk minyak kelapa sawit. Minyak ini dihasilkan dari bagian sabut dan inti kelapa sawit. Tahun demi tahun, seiring dengan meningkatnya produksi kelapa sawit maka industri pengolahan kelapa sawitpun semakin berkembang. Peningkatan produksi minyak kelapa sawit ini akan memberikan konsekuensi berupa bertambahnya limbah industri pengolahan kelapa sawit tersebut. Tandan buah kosong merupakan salah satu limbah terbesar yang dihasilkan dari industri pengolahan minyak kelapa sawit, dimana jumlahnya mencapai 21 % dari tandan
buah segar. Jumlah tandan buah kosong yang dihasilkan seringkali melebihi kemampuan alam untuk mendekomposisikannya kembali sehingga terjadilah penumpukan limbah dalam jumlah besar. Apabila penumpukan limbah ini tidak ditangani secara optimal maka akan menjadi sumber pencemaran lingkungan baik tanah, air maupun udara. Penanganan limbah untuk dikonversi menjadi produk lain yang memiliki nilai tambah merupakan usaha – usaha untuk kembali ke alam (back to nature) atau pemanfaatan sumber daya alam agar lebih efisien. Disamping itu juga dapat menumbuhkan/membuka lapangan usaha baru yang saat ini banyak dibutuhkan untuk dapat menampung tenaga kerja sekaligus ikut membantu pemerintah dalam rangka mengatasi masalah tenaga kerja dan lapangan pekerjaan. Di dalam mengatasi masalah besarnya volume tandan buah kosong kelapa sawit dilakukan dengan cara pembakaran di dalam incinerator. Tetapi karena adanya larangan pembakaran mendorong dilakukannya penggunaan teknologi alternatif yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Salah satu usaha yang dapat ditempuh adalah dengan membuatnya menjadi kompos yang kemudian dimanfaatkan untuk berbagai usaha pertanian lainnya. Usaha mendaur ulang limbah tandan buah kosong kelapa sawit melalui pengomposan ini diharapkan merupakan langkah yang tepat untuk menghasilkan pupuk yang berpotensi tinggi dalam penggantian sebagian pupuk konvensional. Oleh sebab itu maka penggunaan teknologi (mesin dan peralatan) sangat dibutuhkan untuk mempercepat dan mempermudah penanganan serta meningkatkan mutu kompos yang dihasilkan.
B. Tujuan Penelitian Tujuan dari pelaksanaan penelitian ini adalah : 1. Merancang, membuat dan menguji alat pencacah tandan buah kosong kelapa sawit dalam proses pembuatan pupuk kompos 2. Mengetahui teknik yang efisien dalam pencacahan tandan buah kosong kelapa sawit
II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tandan Kosong Kelapa Sawit Buah kelapa sawit dapat mulai dipanen pada saat pohon berumur 3.5 – 4 tahun (Hartley, 1967). Pemanenan atau pemetikan tandan seharusnya setelah terjadi pelepasan secara alami. Kandungan utama dari tandan buah kosong kelapa sawit adalah selulosa dan lignin (Kume et.al., 1993). Kandungan selulosanya mencapai 54 – 60 % dan lignin 22 – 27 %. Selulosa merupakan polimer glukosa linier dengan ikatan glikosidik. Setiap serat selulosa tersusun oleh kurang lebih 3000 molekul glukosa dengan berat molekul diperkirakan mencapai 500.000. Secara alamiah selulosa tersusun dalam bentuk fibril yang terdiri atas beberapa molekul selulosa paralel yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen. Fibril – fibril tersebut membentuk struktur kristal pada kayu. Struktur kristal itu dibungkus oleh lignin yang berperan sebagai pelindung selulosa terhadap serangan enzim pemecah selulosa (Suhadi et.al., 1989). Lignin merupakan senyawa dengan rantai karbon yang sangat komplek dengan berat molekul yang tidak terbatas. Secara alami lignin dapat berubah atau terdegradasi menjadi karbondioksida, biomassa mikroorganisme maupun mineral – mineral (Kirk et.al.,1980). Selulosa dan hemiselulosa merupakan suatu bentuk polisakarida. Lignin merupakan suatu zat komplek yang tidak dapat dicerna yang terdapat pada bagian kayu tanaman. Lignin mengandung unsur karbon, hidrogen dan oksigen, akan tetapi perbandingan karbonnya lebih tinggi daripada yang terdapat pada karbohidrat. Terdapat pula zat nitrogen antara 1 – 5 %. Dalam tumbuhan, lignin terdapat dalam ikatan yang kuat dengan selulosa (Maynard dan Loosli, 1969).
B. Pencacahan Ukuran Untuk mendapatkan hasil yang optimal dilakukan pengecilan ukuran, dimana semakin kecil ukuran maka akan semakin ceepat proses pengomposan terjadi. Dalam hal pengomposan tandan buah kosong kelapa sawit (TBKKS), maka faktor utama yang harus dipenuhi adalah dilakukannya pengecilan ukuran agar proses dekomposisi berlangsung cepat. Pengecilan ukuran tandan ini dilaksanakan untuk menjamin adanya kontak sebanyak mungkin dengan mikroba pembusuk. Dapat dijadikan gambaran bahwa TBKKS yang utuh dan diletakkan dilapangan memerlukan waktu 12 – 18 bulan untuk lapuk. Dengan mencacah/ merajang sampai ukuran 2.5 cm TBKKS dapat lapuk dalam 3 bulan saja. TBKKS yang sudah melapuk ini selanjutnya hanya memerlukan waktu 3 bulan lagi untuk menyatu dengan tanah. Untuk memperpendek masa pelapukan tersebut digunakan mikroba penghancur bahan organik mentah seperti Tricoderma pseudokoningii dan cytophaga sp. Mikroba ini berfungsi untuk menghancurkan senyawa lignin dan selulosa yang ada pada TBKKS dan mengubahnya menjadi senyawa air, karbondioksida dan energi (Goenadi, 1997).
C. Prinsip pengomposan Pengomposan merupakan suatu proses biokimiawi dimana bahan organik didekomposisi menjadi zat – zat seperti humus (kompos) oleh kelompok – kelompok mikroorganisme campuran dan berbeda – beda pada kondisi yang dikontrol. Biokonversi terhadap bahan organik pada saat pengomposan dilakukan oleh kelompok – kelompok mikroorganisme heterotrofit yang berbeda – beda yang meliputi bakteri, kapang, protozoa dan aktinomicetes. Dengan demikian penambahan kompos dapat memperbaiki struktur, tekstur dan lapisan tanah (Gaur, 1983). Produk yang dihasilkan dan kondisi dari proses pengomposan memiliki kemiripan dengan dekomposisi bahan organik secara alami pada tanah. Perbedaannya adalah pada proses pengomposan kondisi – kondisi prosesnya dikendalikan. Kondisi terkendali tersebut mencakup nisbah antara karbon dan nitrogen (C/N), kelembaban, pH dan kebutuhan oksigen untuk aerasi (Gotaas, 1956).
Selama pengomposan bahan –
bahan organik didekomposisi menjadi
bentuk – bentuk anorganiknya. Menurut Alexander (1977), bahan – bahan organik didekomposisi terlebih dahulu menjadi berbagai senyawa organik sederhana oleh enzim ekstra seluler yang dihasilkan mikroorganisme heterotrofik. Dalam proses dekomposisi bahan organik tersebut melibatkan dua proses biokimia yaitu mineralisasi dan amobilisasi yang terjadi secara bersamaan dan berlawanan arah. Mineralisasi adalah proses biokimia dimana senyawa organik sederhana dikonversi oleh mikroorganisme heterotrofik menjadi bentuk anorganik yang lebih
stabil,
sedangkan
amobilisasi
merupakan
proses
biokimia
oleh
mikroorganisme heterotrofik dimana bentuk anorganik disintesis kembali menjadi senyawa organik yang menyusun sel – sel tubuhnya. Pengomposan
dapat
berlangsung
secara
aerobik
dan
anaerobik.
Pengomposan aerobik terjadi dalam keadaan terdapat oksigen dan akan menghasilkan CO2, air dan panas. Sedangkan pengomposan anaerobik terjadi ketika tidak ada oksigen dan akan dihasilkan metana/alkohol, CO2 dan senyawa antara seperti asam organik (Indriani, 1999). Menurut Gaur (1983), pada pengomposan secara aerobik terjadi reaksi – reaksi biokimia utama yang terlibat dalam biokonversi bahan organik yaitu sebagai berikut: 1. Gula, Selulosa, Hemiselulosa (CH2O)x + xO2
xCO2 + xH2O + energi
2. Protein (senyawa N – Organik) N – Organik
NH4+
NO2 –2
NO3– + energi
3. Sulfur Organik S + xO
SO4 –2 + energi
4. Fosfor Organik, Fitin, Lesitin P – Organik
H3PO4
Ca(HPO4)2
5. Reaksi secara keseluruhan adalah : Bahan Organik
O2 + H2O + Nutrien + Humus +
energi Haug (1980) menyatakan bahwa pada pengomposan anaerobik timbul bau busuk karena adanya H2S dan sulfur organik. Reaksi – reaksi yang terjadi dalam proses pengomposan secara anaerobik adalah sebagai berikut :
1. (CH2O)x
xCH3COOH
2. H3COOH
CH4 + CO2
3. N – Organik
NH3
4. 2H2S + xCO2
(CH2O)x + S + H2O
D. Ergonomika Salah satu faktor penting yang harus diperhatikan dalam merancang atau membuat alat adalah kesesuaian alat tersebut dengan kemampuan manusia (Kusen, 1980). Ergonomika sebagai disiplin ilmu yang meninjau manusia dari aspek keteknikan dan sistem dengan fasilitas dan lingkungan tempat melakukan kegiatan kerja dengan tujuan agar tercapai secara optimal nilai – nilai yang dikehendaki manusia perlu diterapkan dalam merancang dan membuat alat (fasilitas). Penerapan ergonomika pada berbagai jenis pekerjaan telah terbukti menyebabkan efisiensi dan kenaikan produktifitas yang dapat dilihat dari kualitas dan kuantitas hasil kerja yang mencapai 10 % atau lebih (Kusen, 1989). Manusia dengan kegiatan kerja bersama perlengkapan yang digunakan dapat ditinjau sebagai suatu sistem. Sistem tersebut dapat dibagi menjadi 3 kategori yaitu : 1.
Sistem manual, dimana manusia berfungsi sebagai tenaga penggerak dan tenaga pengendali.
2.
Sistem mekanik, dimana manusia berfungsi sebagai operator atau pengendali sedangkan sumber tenaga utama berasal dari mesin itu sendiri.
3.
Sistem otomatik, dimana pada mesinnya sudah dilengkapi dengan peralatan otomatis sebagai pengganti operator dan manusia bukan sebagai pengendali langsung tetapi sebagai monitor.
1. Antropometri dan Biomekanik Ukuran-ukuran statis tubuh atau anggota tubuh manusia lebih dikenal dengan istilah antropometri, sedangkan ukuran yang menyangkut gerak tubuh atau anggota tubuh manusia dikenal dengan biomekanik. Keduanya merupakan aspek ergonomi yang diperlukan dalam merancang peralatan atau mesin ( Daniel, 1983).
Menurut Mc. Cormick (1979) istilah antropometri erat hubungannya dengan pengukuran sifat fisik dan mekanik tubuh manusia. Antropometri memiliki pengertian tentang tubuh dan anggotanya yaitu mengenai panjang, tebal, berat atau volume tubuh. Penerapan antropometri terlihat jelas dalam merancang suatu alat atau mesin yang dioperasikan oleh manusia. Dalam merancang suatu mesin atau perlengkapan kerja lainnya agar dapat dioperasikan dengan nyaman, efisien dan aman, seseorang perlu mengetahui struktur fisik pengguna peralatan tersebut, selang respon emosional, tingkat kenyamanan dan perkiraan – perkiraan lainnya (Kusen, 1989). Menurut Suma’mur (1989) ukuran tubuh berbeda – beda dari satu bangsa ke lain bangsa atas dasar keturunan dan faktor lingkungan. Selain itu juga terdapat perbedaan nyata antara laki – laki dan perempuan. Salah satu ukuran tubuh yang penting adalah tinggi badan, yaitu tinggi yang diukur dari telapak kaki yang mendatar sampai garis horizontal yang melalui puncak kepala. Standar di luar negeri (eropa) memiliki tinggi 1.70 meter untuk pria dan 1.60 meter untuk wanita. Tinggi rata – rata orang dari suatu bangsa bertambah seiring dengan perbaikan gizi dan kesehatan. Bagi orang indonesia tinggi standar untuk pria dewasa 1.60 meter dan untuk wanita dewasa 1.50 meter. Studi mengenai gerak tubuh atau bagian – bagiannya meliputi selang, kekuatan, daya tahan, kecepatan dan ketelitian gerak termasuk kedalam biomekanik (Mc. Cormick, 1979).
2. Kapasitas Tenaga Manusia Pengeluaran tenaga mekanis seseorang dapat ditinjau dari dua segi. Pertama, pengeluaran tenaga total tubuh atau laju metabolisme dan yang kedua, pengeluaran tenaga mekanis. Tenaga yang dapat dimanfaatkan sebagai tenaga mekanis disalurkan melalui kinerja otot. Kerja yang dilakukan pada suatu kondisi aerobik dapat menunjukkan energi total yang dibutuhkan tubuh untuk melakukan kerja atau aktifitas (Astrand dan Rodhal, 1977). Selama pengeluaran energi masih berada pada tingkat aerobik yang mantap, dimana kondisi tersebut masih dapat dipertahankan dalam waktu yang cukup lama, maka intensitas kerja ini dapat dikategorikan sebagai beban
normal yang harus ditanggung. Mengingat efisiensi kerja manusia normal hanya 10 – 30 %, maka besar beban normal yang harus ditanggung seseorang sebenarnya hanya 10 – 30 % dari energi total yang dikeluarkan dalam mengerjakan beban tersebut (Zander, 1972).
3. Efisiensi Tenaga Manusia Pengertian efisiensi secara umum sebenarnya adalah perbandingan (rasio) antara uotput dengan input. Didalam konteks kerja tubuh manusia, efisiensi diartikan sebagai perbandingan antara tenaga mekanis tubuh yang disalurkan melalui kinerja otot dengan tenaga total tubuh yang dihasilkan melalui proses metabolisme. Oleh sebab itu efisiensi kerja dapat dirumuskan : Efisiensi =
Kerja yang dilakukan X 100 % Kerja yang dilakukan + Panas yang dihasilkan
4. Pengukuran Tenaga Manusia Sumber tenaga tubuh yang dapat dimanfaatkan menjadi tenaga mekanis otot berasal dari senyawaan ATP (Adenosin triphosphate). Metabolisme oleh otot dengan sel – sel tubuh lainnya dapat berlangsung secara aerobik dimana udaranya diperoleh melalui proses pernapasan. Pengukuran tenaga manusia dapat dilakukan melalui dua cara yaitu cara langsung dan cara tidak langsung. Prinsip yang digunakan pada pengukuran secara langsung berdasarkan pada kesetaraan antara panas dengan energi (prinsip kalorimeter). Metode ini memerlukan ruangan khusus yang terisolasi untuk mencegah kehilangan panas. Pengukuran secara langsung ini akan memberikan hasil yang akurat, tetapi akan membutuhkan biaya yang besar dan ketelitian kerja yang tinggi. Metode ini biasanya dilakukan di laboratorium dan untuk penggunaan di lapangan biasanya dipakai metode tidak langsung ( Kusen,1989). Pada metode pengukuran tidak langsung dikenal ada tiga cara yaitu pengukuran konsumsi oksigen, jumlah denyut jantung dan kenaikan suhu tubuh.pengukuran pengeluaran energi tubuh dengan cara mengukur konsumsi oksigen merupakan salah satu dari metode analisis gas. Dengan menggunakan pengukur gas pernapasan model Max Planck (Jerman) akan lebih praktis, dimana
cukup dengan melakukan analisis kadar oksigen sisa pernapasan saja dengan menggunakan oxygen analyzer. Cara lain adalah menggunakan aparatus Heldane, yaitu melakukan analisis terhadap kadar CO2 disamping O2 (Kusen,1989). Kadang – kadang cara pengukuran denyut jantung dikombinasikan dengan cara konsumsi oksigen agar diperoleh hasil pengukuran yang lebih akurat, atau untuk keperluan kalibrasi. Bilamana angka denyut jantung permenit cukup tinggi, tetapi konsumsi oksigen rendah hal ini menunjukkan terjadinya kelelahan otot. Peningkatan suhu tubuh dapat dijadikan indikator bahwa pengeluaran energi tubuh juga meningkat. Perubahan naiknya suhu baru jelas terlihat pada tingkat pekerjaan setengah berat atau sedang. Hubungan antara varibel faal dengan fenomena metabolisme tubuh dapat dilihat pada tabel berikut ini. Variabel Beban kerja
Konsumsi
Denyut jantung
Kebutuhan
Suhu rektal
oksigen (lt/mnt)
(denyut/mnt)
tenaga (kkal/mnt)
(0C)
Sangat ringan
0.5
-
2.5
-
Ringan
0.5 – 1.0
75 – 100
2.5 – 5.0
-
Sedang
1.0 – 1.5
100 – 125
5.0 – 7.5
37.5 – 38.0
Berat
1.5 – 2.0
125 – 150
7.5 – 10.0
38.0 – 38.5
Sangat berat
2.0 – 2.5
150 –170
10.0 – 12.5
38.5 – 39.0
Luar biasa
2.5
175
12.5
39
Zander, 1973 dalam Kusen 1990
III. METODE PENELITIAN A. Tempat Dan Waktu Penelitian ini dilakukan di bengkel Metatron selama 2.5 bulan dari tanggal 1 Oktober sampai 15 Desember 2002 untuk perancangan dan pembuatan mesin dan pengambilan data di PT Tidar Kerinci Agung Desa Lubuk Besar Sungai Rumbai Sumatera Barat selama 4 bulan (Januari – April 2003). B. Bahan Dan Alat Bahan dan alat yang digunakan pada penelitian ini adalah antara lain: Bahan penelitian : Motor listrik 20 HP 3 phasa 1 buah Plat besi tebal 3 mm
2 lembar
Plat besi 8 mm
2 lembar
Plat besi 12 mm
1 lembar
Besi UNP 100 x 100 mm, Besi siku 100 x 100, Besi siku 50 x 50 Pipa besi berdiameter 22 panjang 65 cm 3 buah Roda gigi Sproket dan rantai Pully dan V belt Pisau dari bahan per Baud – baud, kawat las, batu gerinda potong/poles, thiner dan cat Alat yang digunakan : Las listrik, gerinda, mesin bor, mesin potong, mesin bubut, kompresor & spray gun. C. Prosedur Penelitian 1. Penelitian Pendahuluan Prosedur ini perlu dilakukan untuk mendapatkan cara yang tepat dalam mencacah tandan kosong kelapa sawit, yang antara lain dilakukan dengan :
a. Pencacahan tandan kosong kelapa sawit tanpa menggunakan alas Pencacahan ini menggunakan golok yang sudah diasah dan hasilnya masih kurang berhasil karena sifat liat dari tandan sawit. b. Pencacahan tandan kosong kelapa sawit dengan menggunakan alas Dilakukan juga menggunakan golok tetapi dibawah golok diberi landasan sebagai alas cacah dan tandan sawit yang tercacah lebih banyak dibandingkan cara yang pertama. 2. Pembuatan Mesin Pencacah Tandan Kosong Kelapa Sawit 3. Pengukuran tenaga Manusia Pengukuran kebutuhan tenaga total tubuh dapat menggunakan parameter denyut jantung dengan memakai rumus sebagai berikut : Y = -1.4259 + 0.0207 X + 0.0202 A Dimana , Y = Laju kebutuhan oksigen (l/menit) X = Denyut jantung (pulsa/menit) A = Luas Permukaan tubuh (m2) Luas permukaan tubuh dapat dicari dengan persamaan : 0.444
A=B
0.663
xH
-4
x 88.83 x 10
Dimana : B = Berat badan (kg) H = Tinggi badan (cm) Sehingga tenaga total tubuh dapat digunakan persamaan : T = Y x 4.93 x 69.44 Dimana : T = Tenaga total tubuh (Watt) 1 liter O2 = 4.93 kkal, 1 kkal/menit = 69.44 Watt 1. Kapasitas Mesin Pencacah Kapasitas mesin pencacah tandan kosong kelapa sawit adalah jumlah bahan yang dicacah dalam waktu tertentu (jam) dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: k=W t
dimana:
k = kapasitas mesin (ton/jam) W = berat bahan yang akan dicacah t = waktu yang dibutuhkan untuk pencacahan
2. Perhitungan Daya Motor Kebutuhan daya motor dapat dihitung dengan menggunakan rumus : P=VxI Dimana
P = daya motor (Watt) V = tegangan listrik (Volt) I = arus listrik yang dihasilkan (Ampere)
3. Transmisi Daya Penyaluran daya dari motor ke mesin dilakukan dengan menggunakan pully dan sabuk V. Secara teoritis kecepatan putar dapat dihitung dengan menggunakan rumus : n1D1 = n2D2 V = Π x D1 x n1 60 x 1000 dimana:
n1 = Kecepatan putar motor penggerak n2 = Kecepatan putar pisau gerak D1 = Diameter pully motor penggerak D2 = Diameter pully pada pisau gerak V = Kecepatan linier sabuk V
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Rancangan Fungsional & Struktural
1. Hopper Atas Hopper ini berfungsi untuk menampung dan mengumpankan bahan yang akan dicacah. Pengumpanan bahan akan dibantu oleh silinder pengepres. Hopper ini terbuat dari besi plat esser dengan ketebalan 3.6 mm, berukuran panjang 90 cm, lebar 60 cm dan tinggi 55 cm. Di bawah hopper terdapat sebuah lubang yang akan mengumpankan tandan sawit berbentuk persegi panjang berukuran 30 x 60 cm.
Gambar1. Hopper atas 2. Silinder Pengepresan Berfungsi untuk mengumpankan tandan yang akan dicacah dan mengecilkan ukuran dengan cara mengepres tandan kosong sehingga diharapkan pada proses pencacahan beban yang dialami pisau tidak berat. Silinder ini berjumlah 2 buah dan ditengahnya diberi poros 2“ yang akan dihubungkan dengan sproket. Silinder terbuat dari besi pipa berdiameter 22 cm dengan ketebalan 10 mm dan panjangnya 60 cm. Kedua silinder pengepres putarannya berkebalikan arah dan dikedua ujungnya disangga oleh phillow block. Fungsi putaran ini untuk menarik, mengepres dan mengarahkan tandan kosong kelapa sawit menuju ke bagian proses pencacahan. Pada salah satu silinder terdapat sepasang pegas yang berfungsi untuk mengatur pengepresan tandan kosong. Jika tandan yang masuk berukuran besar maka pegas akan tandan tertekan sehingga jarak antar silinder lebih lebar dan ketika tandan sudah melewati silinder maka pegas akan kembali ke kedudukan semula.
Poros 1.5”
Gambar 2. Silinder pengepresan 3. Pisau Gerak Berfungsi sebagai pisau utama yang akan menghancurkan tandan kosong. Pisau ini terbuat dari plat per baja yang ditempa dengan ukuran 13 cm x 5 cm x 5 mm sebanyak 4 x 21 buah. Dudukan pisau terbuat dari plat esser 8 mm berdiameter dalam 22 cm dan diameter luar 34 cm yang melekat pada sebuah silinder. Penempelan antara dudukan pisau dengan silinder dilakukan dengan cara pengelasan menggunakan kawat las LB 52
diameter 3.2 mm. Di dalam silinder terdapat poros 3“ yang dikedua ujungnya diperkecil menjadi 2.5“ untuk meletakkan phillow block. Antara pisau dengan dudukannya diperkuat dengan menggunakan sistem baud.
Gambar 3. Pisau gerak 4. Pisau Diam Berfungsi sebagai landasan untuk pemotongan. Dengan adanya pisau diam ini memungkinkan bahan tertahan dan kemudian akan terpotong. Bentuk dan ukuran pisau sama dengan ukuran pisau berputar. Hanya saja, dudukan untuk pisau ini terbuat dari as besi berukuran 2” yang dikedua ujungnya diberi besi siku untuk menempelkan ke rangka atas. Penggabungan antara as besi dudukan pisau diam dengan besi sikunya menggunakan sistem las, sedangkan antara besi siku dan rangka atas menggunakan sistem mur baud. Jarak antar pisau 3 cm.
Gambar 4. Pisau Diam
5. Hopper Bawah Berfungsi untuk menyalurkan tandan yang sudah dicacah ke wadah yang telah disiapkan atau ke proses berikutnya. Hopper ini akan menempel pada rangka bawah menggunakan sistem mur baud dan terbuat dari plat esser ketebalan 3.2 mm, berukuran panjang 130 cm, lebar 64 cm dan tinggi 70 cm.
Gambar 5. Hopper Bawah 6. Rangka bawah Berfungsi untuk memberi dudukan mesin secara keseluruhan diantaranya untuk dudukan motor listrik, dudukan rangka atas, dudukan hopper bawah, dudukan transmisi dan menopang pisau gerak. Rangka ini terbuat dari besi UNP 100 berukuran panjang 105 cm, lebar 105 cm dan tinggi 100 cm. Untuk dudukan motor mempunyai ukuran 75 cm x 60 cm. Sedangkan untuk dudukan rangka atas berukuran 65 cm x 90 cm. Untuk rangka bawah ini tidak bisa dilakukan bongkar pasang karena semuanya memakai sistem penggabungan dengan las bukan sistem knock down (bongkar pasang).
Gambar 6. Rangka bawah
7. Rangka atas Berfungsi untuk memberi kedudukan silinder pengepres, pisau diam dan hopper atas. Rangka ini terbuat dari plat esser 12 mm yang didalamnya terdapat lubang segi empat berukuran 20.5 cm x 27.5 cm. Lubang ini berfungsi sebagai tempat untuk dudukan bearing pada silinder pengepres. Di bawah rangka ini diberi siku 10 cm x 10 cm yang berfungsi untuk menempelkannya dengan rangka bawah, dimana penggabungannya menggunakan sistem mur baud. Ukuran rangka atas 90 cm x 60 cm.
Gambar 7. Rangka atas 8. Sistem Transmisi Berfungsi untuk menyalurkan daya dari motor listrik, membalikkan arah putaran dan menaikkan atau menurunkan kecepatan putaran. Dalam mesin ini digunakan 3 macam transmisi : 1. Sistem Transmisi Sabuk V Berfungsi untuk menyalurkan daya/tenaga dari motor penggerak ke silinder pisau (pisau putar) dan untuk menurunkan putaran pada silinder pengepres. Pully yang dipakai berukuran 5” pada motor penggerak dan 7” pada silinder pisau, V belt yang digunakan yaitu 81C sebanyak 3 buah. Sedangkan untuk menurunkan putaran dipakai 5”
pada silinder pisau dan 15” pada poros roda gigi, V-belt yang digunakan 57-B sebanyak 2 buah. 2. Sistem Transmisi Roda Gigi Berfungsi untuk membalikkan arah putaran sehingga pada silinder pengepres putarannya berlawanan arah. Roda gigi yang digunakan berukuran 7 ” sebanyak 2 buah. Di tengah roda gigi terdapat lubang berdiameter 1.5 “. 3. Sistem Transmisi Rantai Rol Berfungsi untuk menyalurkan daya dari silinder pisau ke silinder pengepresan. Sproket yang dipakai dengan perbandingan 1 : 3, dimana pada silinder pres berjumlah 33 dan pada roda gigi berjumlah 11 buah. Bearing Transmisi Rantai Rol
Transmisi Sabuk V
Transmisi Sabuk V
Transmisi Roda Gigi Gambar 8. Sistem Transmisi
9. Motor listrik Berfungsi sebagai sumber daya utama yang akan menggerakkan mesin. Motor yang digunakan adalah motor 3 phasa, 380 Volt, daya 20 HP.
Gambar 9. Motor Listrik
1. Hasil Pengujian
1
Jumlah tandan (tandan) 50
Jumlah tandan (Kg) 275
Waktu pencacahan (detik) 8.016667
Kapasitas pencacahan (Kg/jam) 2058.212
2
50
275
7.45
2214.765
3
50
275
9.633333
1712.803
4
36
198
3.916667
3033.191
5
55
302.5
6.466667
2806.701
Rataan
48.2
265.1
7.096667
2365.134
Ket
Berat Rata-rata tandan kosong 5.5 Kg/Tandan Grafik Perbandingan antara Kapasitas Pencacahan (Kg/jam) pada tiap Pengujian
Kapasitas Pencacahan (Kg/jam)
3500 3033.191 3000 2500
2058.212
2806.701
2214.765
2000 1712.803 1500
Kapasitas Pencacahan (Kg/jam)
1000 500 0 0
1
2
3 Pengujian Ke -
4
5
6
2. Pembahasan Dari hasil pengujian mesin didapatkan kapasitas yang tidak merata, hal ini disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya : a. Faktor manusia Faktor manusia berpengaruh di dalam sistem pengumpanan tandan kosong, dimana tandan yang diumpankan tiap menit tidak selalu sama. Walaupun setelah dari pabrik sudah dilakukan seleksi tandan kosong dengan
menggunakan
meja
sortir,
tapi
faktor
manusia
masih
diperhitungkan untuk menyeleksi batu dan potongan besi yang akan masuk ke mesin pencacah. Batu dan potongan besi yang terambil selanjutnya dibuang. Faktor manusia sangat berfungsi dalam pengaturan tandan kosong, karena seringkali tandan yang dihasilkan pabrik banyak dalam waktu bersamaan. Terkadang manusia dalam mengumpankan tandan kosongnya sedikit dan kadang – kadang banyak tergantung pada nalurinya. b. Faktor Tandan Jumlah tandan kosong yang dikeluarkan oleh pabrik tidak selalu sama, seringkali terjadi kekosongan tandan sewaktu mesin pencacah dioperasikan. Penyebab dari ketidaksamaan jumlah tandan kosong yang dikeluarkan pabrik karena sebelum masuk ke mesin pencacah dilakukan pemilihan tandan dengan menggunakan mesin/meja sortasi. Meja ini akan bekerja berdasarkan ukuran tandan kosong, jika tandan kosongnya besar akan menabrak blok penahan dan akan diarahkan menuju meja penampungan. Sedangkan yang berukuran kecil akan jalan terus dan masuk ke mesin pencacah. Hal ini juga mengurangi jumlah kapasitas mesin. c. Faktor Mesin Faktor mesin berpengaruh karena pada hopper pengeluaran seringkali terjadi kemacetan maka kapasitas mesin menjadi kecil dan ketika sudah menumpuk akan turun secara bersamaan sehingga
menyebabkan kapasitasnya langsung naik. Kemacetan juga terjadi karena penyumbatan yang ada di sela – sela pisau berputar dan juga pisau diam, yang mengakibatkan penumpukan diantara pisau diam dan dudukannya. Penumpukan
ini
semakin
lama
akan
mengeras
sehingga
nanti
pembersihannya sulit. Mesin lain yang berpengaruh pada ketidakstabilan kapasitas pencacahan ini adalah konveyor yang membawa tandan dari meja sortasi ke mesin pencacah. Hal ini dikarenakan antara konveyor dengan lantainya memiliki jarak yang memungkinkan tandan berukuran kecil tidak akan terbawa oleh konveyor, dan ketika tandan berukuran besar melewati konveyor akan membawa tandan kecil yang sebelumnya masih tertinggal di lantai konveyor. Di antara mesin pencacah dan konveyor terdapat luncuran tandan dan juga diantara meja sortasi dan konveyor juga ada luncuran tandan. Pada luncuran tandan ini seringkali terjadi kemacetan. Banyak hal yang menyebabkan kemacetan ini, yaitu lantai luncur yang memiliki kemiringan kecil dan lantainya kurang licin.
DAFTAR PUSTAKA Gaur, A.C. 1983. A Manual Of Rural Composting. FAO, Rome. Haug, R.T. 1980. Composting Engineering. An Arbor Science, Michigan. Hartley, C.W.S.1967. The Oil Palm. Longman Group Limited, London. Indriani, Y.H. 1999. Membuat Kompos Secara Kilat. Penebar Swadaya, Jakarta Kume, T., S. Matsuhashi, S. Hashimoto, M.R. Awang, H. Hamdani and H. Saitoh.1993. Resources By Radiation Treatment Production of Animal Feed and Mushroom From Oil Palm Wastes. Pergamon Press Ltd, London. Kirk, T.K., T. Hirughuci dan H.M. Chang. 1980. Lignin Biodegradation : Chemical and Potential Application. LRC – Prees Inc.,Florida. Suhadi, H. , S.I. Nastiti dan B. Tajuddin. 1989. Biokonversi : Pemanfaatan Limbah Industri Pertanian. Pusat Antar Universitas, IPB , Bogor.
22
