SEMINAR NASIONAL PERTETA 2012
PERHIMPUNAN TEKNIK PERTANIAN Denpasar, 12 s/d 14 J u l i 2 0 12 ABSTRACT
RANCANGAN MESIN PENGHANCUR SISA TANAMAN MENGGUNAKAN GERGAJI PUTAR (Rotary Saw) Tri Tunggal dan Tamaria Panggabean Program Studi Teknik Pertanian, Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya, Indralaya, Jalan Raya Palembang-Prabumulih Km 32, Ogan Ilir e-mail:
[email protected]
Bahan organik yang berupa sisa-sisa terutama jerami padi belum dimanfaatkan secara maksimal untuk pupuk organik. Pembakaran jerami padi sangat tidak dianjurkan karena hanya menyisakan abu yang tidak banyak berguna untuk memperbaiki kondisi tanah dan unsur hara tanaman. Dekomposisi bahan organik dapat dipercepat antara lain dengan memperkecil ukuran bahan sehingga tersedia cukup banyak ruang yang tersedia bagi mikroorganisme pembusuk untuk bekerja. Mesin penghancur bahan organik telah dibuat dan tersedia di pasaran, namun hasil penghancurannya masih berukuran besar. Selain itu mesin sering macet karena bahan organik yang sedang dihancurkan sering terjepit antara casing dan pisau. Pada beberapa kasus pisau lepas porosnya karena penyambungannya dilakukan dengan cara pengelasan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang mesin penghancur jerami padi dengan hasil penghancuran yang halus. Pisau penghancur menggunakan 10 rotary saw (gergaji rotari) berdiameter 10 inci yang dipasang dengan jarak tertentu. Di sebelah kanan dan kiri pisau dipasang penguat yang terbuat dari pelat besi setebal 1 cm yang sekaligus berfungsi sebagai flywheel. Tenaga penggerak menggunakan enjin diesel 7,5 HP dengan transmisi double beltpulley. Hopper berbentuk corong, sedangkan outlet hasil penghancuran terletak pada bagian bawah. Pengumpanan bahan dilakukan secara manual. Mesin diuji dengan menggunakan jerami padi sebanyak 100 kg (10 karung). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kapasitas kerja efektif untuk penghancuran sebesar 206,2 kg/jam. Hasil penghancuran bentuknya tidak beraturan dengan ukuran 100 mesh. Berat total mesin 112 kg, konsumsi bahan bakar diesel 0,9 liter per jam dengan putaran rata-rata 812 RPM. Kata kunci: Sisa-sisa tanaman, crusher, kapasitas bahan (material capacity)
ABSTRACT
Organic matter from plants have not been used optimally, especially paddy straw. Paddy straw was not strongly suggested to burn because it just left ash that not so useful to increase land fertility and plant nutrient. Organic matter decomposition can be accelerated by decreasing its size. This material can be more useful when it converts into organic fertilizer where some other materials were added and mixed thoroughly, and the proccess could be accelerated by adding activated microorganism. This process could made faster if the size of the organic matter is small. Several types of crusher have been designed either by big companies from the industrial countries or small companies like Indonesia. Crushers made by big countries are usually used by big companies. The main problem of the major types of crushers fabricated by big company was that the size of the crushing material was not small enough so it needed longer time to decomposite by microorganism. The classic problem encountered at the machine itself was that the blades was not strong enough that they could break if the impact was too high. This research was aimed to design a crusher machine that could produce a smaller size of plant residus than the other machines could do. The knives consisted of 10 rotary saws with 10 inches in diameter installed at certain distance among them. At the left and right side of every rotary saw were installed a plate with 1 cm in thick that functioned as a flywheel and made the rotary saws strong. A 7.5 HP diesel engine used as a power source and double belt-pulley as transmition power. A V-shaped hopper was installed on the left side of the concave and outlet was at the right bottom of the concave. The raw material was thrown into the crushing chamber manually. The machine was tested using 100 kg of paddy straw (10 bags). The results showed that the effective capacity was 206,2 kg/hr. The main result was released from the screen of 100 mesh. The weight of the machine was 191 kg (included engine) and it consumed 0,9 liter per hour of diesel fuel and the average rotating speed 812 RPM. Generally, the machine was able to operate without worrying of knives would break. Keywords: Plants residus, rotary saw, crushing machine, material capacity
PENDAHULUAN Sistem pertanian organik adalah sistem pertanian yang menggunakan sesedikit mungkin bahan kimia baik pada saat pra panen maupun saat pemeliharaan tanaman. Telah diketahui bahwa penggunaan bahan kimia yang terus menerus akan menyebabkan penurunan kualitas tanah, membunuh sebagian besar mikroorganisme tanah, dan mencemari lingkungan terutama sumber air. Dalam jangka pendek tidak dapat disangkal bahwa penggunaan bahan kimia pertanian dapat meningkatkan produksi pertanian.
Peningkatan penduduk yang sangat cepat memicu kebutuhan
pangan dan sandang yang seimbang. Green Revolution dikenalkan di Eropa dan USA sekitar tahun 1960 an untuk menjawab masalah pertambahan penduduk yang cepat. Dalam konsep ini usaha meningkatkan hasil dilakukan dengan introduksi tanaman yang berproduksi tinggi dan penggunaan bahan agrokimia untuk peningkatan hasil seperti
pupuk dan pestisida. Di Indonesia, konsep ini diadaptasi tahun 1970 an dan telah dipraktekkan secara luas oleh petani di seluruh Indonesia. Di samping peningkatan produksi yang sangat signifikan, ternyata dampak negatif menyertai keberhasilan tadi pada kesehatan manusia, isu perusakan tanah seperti erosi, acidification, pemadatan tanah (soil compaction), ketidakseimbangan unsur hara, biaya energi yang tinggi, isu lingkungan, pemusnahan spesies tanaman tertentu, resistensi hama dan gulma, dan aspek etika yang berkaitan dengan metode pengembangan tanah secara intensif. Ledakan hama belalang merupakan suatu efek samping dan penggunaan insektisida secara intensif (Saragih, 2008). Sistem pertanian organik diperkenalkan sebagai salah satu jawaban untuk mengeliminir kerusakan yang timbul yang diakibatkan oleh penggunaan bahan kimia pertanian yang terus menerus. Salah satu komponen produksi yang digantikan dalam pertanian organik adalah mengganti pupuk kimia dengan pupuk organik. Pupuk ini dibuat dari campuran sisa-sisa tanaman yang telah dihaluskan ukurannya, pupuk kandang, dan biaktovator sebagai agent untuk mempercepat pendekomposisian bahan organik segar.
Selain itu ada cara lain dengan menambahkan kapur untuk
meningkatkan pH (Sutanto, 2002). Sampah organik yang jumlahnya banyak di sekitar kita masih dianggap sebagai limbah dan
dibiarkan terbuang percuma. Sesungguhnya sampah organik dapat
digunakan untuk keperluan pembuatan kompos dan juga pakan ternak. Sampah organik mudah sekali djadikan kompos. Sampah organik dari berbagai macam sumber dihancurkan dan kemudian dilakukan pengkomposan. Demikian pula untuk pakan ternak, daun-daunan dirajang dengan mesin sehingga memudahkan ternak memakannya (Lembaga Pengembangan Teknologi Pedesaan, 2011). Mesin atau alat penghancur sisa-sisa tanaman segar telah banyak diciptakan mulai dari kapasitas 230 kg/jam sampai 1200 kg/jam. Bagian-bagian utama dari mesin penghancur ini adalah hopper, pisau penghancur, bagian transmisi tenaga, kerangka/bodi, dan unit daya. Hopper merupakan kotak untuk mengumpan bahan tanaman segar ke dalam pisau penghancur dan pisau penghancur berfungsi untuk mengecilkan ukuran bahan tanaman tadi menjadi ukuran kecil sehingga mempercepat proses dekomposisi. Bahan tanaman segar dihancurkan di
ruang penghancur oleh pisau-pisau yang biasanya dibuat dari pelat baja yang bentuknya seperti pisau. Transmisi daya terdiri dari dari sepasang belt dan pulley, sedangkan unit daya dapat berasal dari enjin bensin atau enjin diesel. Besarnya unit daya disesuaikan dengan ukuran pisau yang ada, semakin besar diameter dan panjang dari pisau maka semakin besar ukuran unit daya. Lembaga Pengembangan Teknologi Pedesaan (LPTP) Surakarta telah memproduksi mesin penghancur sampah organik dengan kapasitas 725 kg/jam dengan tenaga enjin 24 PK. Mesin ini memiliki pisau baja sebanyak 6 buah. PT. Agro Tunas Teknik memproduksi mesin penghancur dengan kapasitas 12002000kg/jam dengan kebutuhan tenaga penggerak sebesar 10,5 PK dan konsumsi bahan bakar 1,5 liter sampai 2,0 liter per jam. Kendala yang paling sering terjadi adalah putaran pisau dapat terhenti bila bahan yang dimasukkan terlalu banyak. Hal ini akan lebih sering terjadi jika bahan yang akan dihancurkan mengandung serat yang kuat seperti sabut kelapa dan tandan kosong kelapa sawit. Menurut Pohan (2008) sisa-sisa pengolahan tandan kelapa sawit yaitu serabut buah dan tandan kosong banyak sekali mengandung serat-serat memanjang yang sangat ulet dan sulit putus. Serat-serat ini akan terjepit di antara pisau dan casing dari ruang penghancur. Apabila terjadi beban berlebih sering terjadi kerusakan yang fatal yaitu pisau lepas dari porosnya. Penyebabnya adalah karena pisau melekat ke poros dengan cara dilas (Lampiran 9). Untuk mengatasi kerusakan ini pisau dilas ulang dan diberi tambahan besi behel . Namun demikian, permasalahan utama adalah pada cara penyambungan antara pisau dan poros. Dinas Pertanian dan Peternakan Kabupaten Musi Banyuasin, Sumatera Selatan pernah menggunakan mesin penghancur bahan organik yang sejenis dan ditemukan bahwa kendala utama terletak pada kekuatan pisau bertaut pada poros pemutar pisau seperti terlihat pada Lampiran 9.
Pengelasan ulang juga tidak
memperbaiki keadaan karena jika digunakan lagi pisau akan cepat patah (CV. Gatra Adhiguna, 2009). Untuk mengatasi permasalahan yang tersebut, telah dicoba dilakukan modifikasi pisau pencacah diganti dengan gergaji rotari (rotary saw) yang biasanya digunakan di sawmill atau di depot-depot bangunan.
gergaji rotari dipasang pada poros
menggantikan pisau-pisau datar pada jenis-jenis mesin sebelumnya. gergaji rotari ini dipasang rapat dan hanya diberi pelat setebal 1 cm sebagai penjarak (spacer) antar gergaji rotari. Susunan gergaji rotari ini sengaja dirancang untuk menghancurkan tandan kosong kelapa sawit, dan berhasil. Namun susunan gergaji rotari yang seperti ini tidak dapat digunakan untuk menghancurkan sisa-sisa tanaman yang berserat panjang seperti batang dan daun jagung dan jerami padi karena kedua jenis bahan ini akan membelit ke gergaji (Tunggal dkk, 2011).
Dari pengalaman tersebut pada
penelitian ini dilakukan modifikasi pada susunan gergaji rotari. Gergaji rotari dipasang dengan jarak tertentu dan di kanan kiri gergaji dipasang pelat dengan tebal 1 cm dan dipasang berdempetan dengan gergaji. Susunan gergaji ini “dibungkus” oleh konkaf (concave) yang terbuat dari pelat setebal 3 mm sehingga mampu menahan jerami padi yang sedang digergaji oleh pisau.
Dengan demikian hasil pencacahan/perajangan
menjadi cukup halus dan tidak ada lagi jerami yang membelit ke gergaji.
METODOLOGI Penelitian ini dilakukan melalui 3 tahap yaitu perancangan mesin, perakitan mesin, dan pengujian mesin. Perancangan mesin terbagi menjadi perancangan struktural dan perancangan fungsional mesin.
1. Idea Rancangan Mesin
Salah satu faktor kurang berkembangnya produksi pupuk organik (kompos) adalah lambatnya proses pencacahan sisa-sisa tanaman menjadi ukuran yang halus. Jika kegiatan ini dilakukan secara manual maka akan membutuhkan waktu, tenaga, dan biaya yang banyak. Selain itu limbah-limbah tertentu dapat menyebabkan masalah bagi penduduk sekitar.
Sebagai contoh, tandan kosong kelapa sawit akan menimbulkan
munculnya lalat dalam jumlah banyak di sekitar pabrik dan penduduk sekitar. Jerami padi sisa panen biasanya hanya dibakar setelah cukup kering yang menyumbang kepada polusi udara setiap tahun. Namun sebaliknya, jika dikelola dan diolah dengan baik, akan menghasilkan manfaat. Mesin penghancur bahan-bahan organik yang dibuat oleh pabrik kebanyakan berukuran besar dan harganya mahal. Selain itu suku cadang untuk mesin-mesin tadi belum tersedia di pasaran sehingga jika terjadi kerusakan akan sulit memperoleh suku cadangnya yang harus indent dan menunggu dari pabrik pembuatnya. Mesin-mesin yang dibuat oleh industri kecil ataupun bengkel-bengkel tertentu bahkan tidak menyiapkan suku cadang atau pelayanan purna jual sehingga jika terjadi kerusakan terpaksa mencari bengkel terdekat untuk perbaikannya dan belum tentu juga bengkel tadi bisa memperbaikinya dengan baik. Bahan-bahan organik adalah bahan-bahan yang berupa sisa-sisa tanaman seperti sisa tanaman jagung, potongan-potongan kayu hasil proses pemangkasan pohon, dan sisa-sisa tandan kosong kelapa sawit memang dapat mendekomposisi secara alami namun proses pelapukannya membutuhkan waktu lama. 2. Manfaat Mesin Mesin ini sengaja dirancang untuk menghancurkan sisa-sisa batang padi. Batang padi mempunyai serat yang memanjang sehingga sulit dihancurkan jika menggunakan mesin penghancur yang dibuat oleh pabrik maupun mesin yang sudah diteliti sebelumnya. Dengan modifikasi yang dilakukan sekarang, sulit dihancurkan jika menggunakan mesin
penghancur yang dibuat oleh pabrik maupun mesin yang sudah diteliti sebelumnya. Dengan modifikasi yang dilakukan sekarang, kendala yang ada sebelumnya dapat diatasi. 3. Bagian Struktural Bagian-bagian dari mesin adalah sebagai berikut: a. Kerangka. Kerangka terbuat dari besi siku dan penutupnya berupa pelat setebal 2,0 mm. Penyambungan bagian-bagian pada kerangka digunakan las listrik.
Pelat siku
berukuran tebal 2 mm dengan sisi 1,5 inci. b. Konkaf (concave). Konkaf merupakan bagian mesin yang “membungkus” susunan gegaji rotari. Konkaf berbentuk silinder dibuat dari pelat dengan tebal 3 mm. Konkaf terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian atas dan bagian bawah. Kedua bagian ini sama besar. Separuh yang bagian bawah berfungsi sebagai landasan untuk mengikis jerami yang masuk dan separuh bagian atas berfungsi untuk menyalurkan bahan yang sudah halus ke arah outlet. c. Hopper. Hopper adalah bagian penampung bahan mentah sebelum masuk ke ruang pencacahan. d. Saluran pengeluaran hasil Saluran pengeluaran hasil adalah bagian mesin yang menjadi saluran hasil penghancuran oleh silinder. 4. Bagian Fungsional Mesin Bagian-bagian fungsional utama dari mesin adalah: a. Silinder penghancur.
Silinder penghancur adalah bagian dari mesin yang berfungsi untuk mencabikcabik bahan organik yang masuk ke dalam mesin. b. Bearing. Bearing adalah bagian mesin yang berfungsi mengeliminasi gesekan yang timbul dari suatu poros sehingga mengurangi tenaga yang dibutuhkan untuk mengatasi gesekan. c. Puli dan sabuk Puli dan sabuk adalah adalah bagian mesin yang berfungsi untuk meneruskan atau mentransmisikan tenaga dari sumber ke silinder. Tipe transmisi ini dipilih karena dapat mengkompensasi tenaga yang disalurkan jika silinder tidak mampu mengatasi gaya yang berlebihan dari bahan orgnik yang masuk. d. Enjin. Engin befungsi sebagai sumber tenaga untuk memutar silinder penghancur. 5.
Pengujian Mesin Sebelum mesin digunakan, dilakukan ujicoba tanpa beban untuk mengetahui apakah mesin dapat berfungsi sebagaimana rencana sebelumnya. dihidupkan
pastikan
bergoyang/bergerak.
semua
rangkaian
mesin
kokoh
dan
Sebelum mesin tidak
ada
yang
Setelah dipastikan kondisi aman, hidupkan enjin dengan
caradiengkol. Biarkan beberapa lama hingga putaran pisau dianggap benar-benar normal dan stabil. Setelah itu dilakukan pengujian menggunakan jerami padi sebagai bahan percobaan. Tahapan-tahapan pengujian adalah sebagai berikut: 1. Jerami padi disiapkan sebanyak 100 kg (10 karung). Jerami padi yang digunakan adalah jerami yang sudah berumur 30 hari setelah panen. 2. Enjin dihidupkan sampai putarannya stabil. 3. Masukkan jerami yang sudah disiapkan ke hopper sedikit demi sedikit.
4. Dihitung waktu untuk masing-masing bahan mulai dari bahan dimasukkan ke hopper sampai seluruh bahan (100 kg) selesai dicacah dengan menggunakan stopwatch. 5. Setelah percobaan selesai, dicatat waktu yang digunakan untuk masing-masing bahan.
6. Kapasitas kerja efektif mesin adalah besarnya massa bahan yang dihancurkan (100 kg) dibagi waktu yang dibutuhkan.
HASIL DAN PEMBAHASAN A. 1.
HASIL Kinerja mesin Hasil perancangan mesin dapat dilihat pada Lampiran 1 dan 2. Setelah melalui percobaan yang menghabiskan bahan sebanyak 100 kg dapat disimpulkan bahwa mesin dapat bekerja sebagaimana rencana semula. Selama mesin bekerja tidak terjadi macet atau gejala-gejala visual yang mengindikasikan mesin bekerja tidak normal seperti suara berderit, suara baut kendor, ataupun suara yang lain.
2. Hasil Pengujian Bahan organik yang menjadi objek uji adalah jerami padi. Bahan ini dipilih karena selama ini jerami padi hanya habis dibakar dan belum dibuat pupuk organik dengan alasan dekomposisinya lama. Hasil pengujian yang dilakukan kapasitas kerja efektif mesin dicapai sebesar 206,2 kg per jam. Ukuran cacahan yang dihasilkan lolos pada saringan 100 mesh dan konsumsi bahan bakarnya 0,9 L per jam. Pengujian ini dilakukan pada kadar air bahan 20 persen.
B. PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil penelitian kapasitas kerja efektif yang dicapai sebesar 206,2 kg per jam. Prinsip dari penghancuran bahan organik adalah memperkecil ukuran bahan menjadi ukuran yang sekecil mungkin sehingga memudahkan dan mempercepat proses dekomposisi bahan organik menjadi pupuk.
Secara tradisionil penghancuran bahan
organik dapat menggunakan alat-alat yang sederhana seperti parang dan pisau. Sampai saat ini sebagian besar jerami padi (terutama di Sumatera Selatan) belum termanfaatkan. Di Jawa jerami padi sudah lama digunakan sebagai makanan ternak karena hijauan memang sudah sulit didapatkan. Berbeda dengan petani padi di Sumatera Selatan yang memberi makan ternaknya dengan rumput hijau. Namun demikian, sudah sejak lama petani padi bergelut untuk memperoleh pupuk kimia untuk padi yang selalu sering hilang di pasaran pada saat musim tanam tiba. Seringkali petani tidak mampu menyiapkan uang untuk membeli pupuk bersubsidi yang disiapkan oleh pemerintah. Secara prinsip proses crushing melibatkan kecepatan gerak pisau dan landasan yang dipasang pada konkaf bagian bawah. Jerami padi hancur karena dijepit dan digores paksa oleh gergaji. Disini ketajaman dari gergaji sudah tidak diragukan lagi sehingga bahan yang hanya sekeras jerami hampir dapat dipastikan tidak akan mampu menahan sayatan dari mata gergaji. Penambahan kecepatan putar juga diduga akan menambah kinerja proses.
KESIMPULAN DAN SARAN A.
KESIMPULAN Hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan: 1. Mesin penghancur yang didesain dapat bekerja dengan baik dan tidak menemukan kendala dalam menghancurkan jerami padi.
2. Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan kapasitas kerja efektif mesin adalah 206,2 kg/jam pada putaran 812 RPM dan konsumsi bahan bakar 0,9 L solar per jam serta hasil pencacahan lolos dengan saringan 100 mesh.
B. SARAN Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui kecepatan perombakan bahan hasil pencacahan menjadi pupuk organik yang siap digunakan.
UCAPAN TERIMA KASIH Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih kepada: 1. Rektor Universitas Sriwijaya 2. Dekan Fakultas Pertanian Universitas sriwijaya 3. Ketua Jurusan Teknologi Pertanian yang telah memberikan izin penggunaan bengkel jurusan. 4. Panitia Seminar Nasional Perteta tahun 2012 yang telah memberikan kesempatan kepada peneliti untuk mempresentasikan makalah ini. 5. Semua pihak yang telah memberikan bantuannya. Semoga hasil penelitian ini dapat memberikan manfaat dan ide bagi pembaca.
DAFTAR PUSTAKA Basedow, Thies. 2003. Problems, Possibilities and Limits of Ecological Farming. Proceedings of the International Seminar on the Organic Farming and Sustainable Agriculture in the Tropics and Subtropics: Science, Technology, Management and Social Welfare. Palembang CV Gatra Adhiguna. 2009. Laporan Identifikasi Pengembangan Pupuk Organik di Kabupaten Musi Banyuasin, Sumatera Selatan tahun 2009. Dinas Pertanian dan Peternakan Kabupaten Musi Banyuasin, Sumatera Selatan. Sekayu. Tidak Dipublikasikan. LPTP Surakarta. 2011. Mesin Penghancur Sampah Organik 2. LPTP Surakarta. Diunduh dari http://www.lptp.or.id/webpage.ph tanggal 6 Juli 2011.
Pohan, I. 2008. Panduan Lengkap Kelapa Sawit. Panebar Swadaya. Yogyakarta. PT. Agro Tunas Teknik. 2009. Penghancur Sampah Organik. PT. Agro Tunas Teknik, Bekasi. Diunduh dari http://www.agrotunasteknik.com/ tanggal 9 Juli 2011. Saragih, S.E. 2008. Pertanian Organik. Penebar Swadaya, Yogyakarta. Sutanto, R. 2002. Pertanian Organik. Kanisius. Yogyakarta. Tunggal, T; hasbi, dan K. Hutapea. 2011. Prosiding Seminar Nasional Perteta tahun 2011 di UNEJ Jember.
LAMPIRAN
Lampiran 1. Gergaji rotari
Lampiran 2. Gergaji rotari dipasang dengan jarak tertentu
a Lampiran 3. Bagian pelempar hasil pencacahan (a), Landasan tempat jerami disayat (b), dan transmisi belt-pulley (c)
c b
Lampiran 4. Enjin dengan daya 7,5Hp
Lampiran 4. Jerami padi yang sudah dicacah
Lampiran 4. Jerami padi yang belum dicacah
