Desain dan kinerja unit pemotongan serasah tebu dengan menggunakan pisau tipe reel

DESAIN DAN KINERJA UNIT PEMOTONG SERASAH TEBU
DENGAN MENGGUNAKAN PISAU TIPE REEL

WAHYU KRISTIAN SUGANDI

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Desain Dan Kinerja Unit
Pemotong Serasah Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel adalah karya saya
dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa
pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain
telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir
tesis ini.
Bogor, Januari 2011

Wahyu Kristian Sugandi
NIM F151080021

ABSTRACT
WAHYU KRISTIAN SUGANDI. Design and Performance of The Unit
Sugarcane Trash Cutting With Cutter Reel Type. Supervised by RADITE P.A
SETIAWAN and WAWAN HERMAWAN.

The problem of sugarcane trash after harvesting is experienced by the world's
sugarcane plantations, including those in Indonesia. Large amount of sugarcane
trash left in the field makes difficulties in soil management and plant
maintenance. Current practice done by the sugarcane plantations was “burning
before soil tillage”. However, the practice of burning cause unwanted impact to
the environment and human health. Meanwhile, sugarcane trash still rich of
nutrients for the land. Widely studied and has been proven that many sugarcane
trash is very useful to increase the soil fertility. The trash size is still long so that
it should be reduced to improve composting process. A prototype of reel type
trash chopper has been designed and constructed with dimensions of 240 cm
width, 268 cm length, and 133 cm height. The prototype was tested on 4 levels of
reel rotational speeds (400, 450, 500, and 550 rpm) and 4 levels of trash densities

(8, 16, 24, and 32 kg/m3). During the tests, cutting torque and rotational speed of
the reel were measured using a torque-meter and a digital tachometer. The output
of trash chopping were measured to know the quality of the chopping procces.
The prototype chopped up sugarcane trash of about 1.7 - 3.2 cm length, with
chopping capacity of 398 kg/hour. Results of the tests showed that cutting torque
was in the range of 1.75 to 4.03 kg.m with the average of 2.88 kg.m, and average
cutting power was 1.87 hp. Higher trash density caused a higher cutting torque
and cutting power, while higher rotational speed caused a lower cutting torque
and a higher cutting power. The highest cutting torque was 4.03 kg.m, when
chopped sugarcane trash of 32 kg/m3 in trash density on 400 rotational
speed. Increasing the rotational speed caused a shorter trash size.
Keyword : sugarcane trash cutting, rotational speeds, trash density, cutting toque,
cutting power

RINGKASAN
WAHYU KRISTIAN SUGANDI. Disain Dan Kinerja Unit Pemotong Serasah
Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel. Dibimbing oleh RADITE P.A.
SETIAWAN dan WAWAN HERMAWAN.
Permasalahan serasah tebu setelah pemanenan merupakan polemik yang
dialami oleh perkebunan tebu dunia termasuk perkebunan tebu yang ada di

Indonesia. Bila serasah tebu dibiarkan di atas lahan dengan jumlah yang besar
akan mengganggu proses selanjutnya seperti pengolahan tanah dan pemeliharaan
tanaman. Penanganan saat ini yang dilakukan oleh perkebunan tebu adalah
dengan cara dibakar. Namun demikian praktek pembakaran ini dapat
menimbulkan efek buruk terhadap lingkungan dan kesehatan. Sementara itu
pemanfaatan serasah tebu sebagai sumber hara bagi lahan sudah banyak diteliti
dan terbukti bahwa serasah tebu sangat bermanfaat untuk menambah unsur hara di
dalam tanah. Mengingat ukuran serasah yang ada di lahan masih panjang maka
perlu adanya suatu tekonologi dalam proses pencacahan serasah tebu menjadi
ukuran yang lebih pendek agar serasah tersebut dapat terdekomposisi ke dalam
tanah. Salah satu mekanisme pemotongan yang paling cocok diterapkan pada
mesin pencacah serasah tebu adalah pemotong tipe reel karena sifat tebu yang
bulky juga berkarakter liat. Adapun persyaratan panjang cacahan maksimal untuk
pupuk organik berdasarkan SNI 7580:2010 adalah 50 mm.
Penelitian ini bertujuan untuk mendisain unit pencacah dari mesin
pengangkut dan pencacah serasah tebu dan mengkaji kinerja pemotongan yang
meliputi 3 hal yaitu mengkaji torsi pemotongan, daya pemotongan dan panjang
hasil pemotongan.
Prosedur penelitian mencakup: (1) pengukuran karakteristik fisik dan
mekanik tebu, (2) pengukuran profil guludan pada lahan, (3) analisis disain unit

pencacah yang meliputi desain silinder pisau pencacah, silinder penjepit dan
sistem tranmisi (4) pembuatan prototipe mesin pencacah serasah tebul, (5) uji
fungsional mesin serasah tebu, (6) kalibrasi torsi pemotongan (7) pengujian torsi
pemotongan dengan 4 perlakuan kecepatan putar (400, 450, 500 dan 550 rpm) dan
4 perlakuan tingkat kepadatan (8, 16, 24, dan 32 kg/m3) (8) akusisi dan
pengolahan data, (9) pengukuran panjang hasil cacahan.
Karakteristik fisik dari serasah tebu hasil pengukuran diperoleh data kisaran,
rata-rata dan simpangan baku masing – masing adalah sebagai berikut : lebar daun
3 - 6 cm, 4.1 cm, 0.8 ; panjang daun 117 - 195 cm, 161.5 cm, 14.5 ; berat daun
3.5 - 13 cm, 8.9 gram, 1.78 ; panjang pucuk 130 - 190, 162.5 cm, 11.66 ; lebar
pucuk 4 - 6, 5 cm, 0.74 ; berat pucuk 29 - 98.1 gram, 57.3 gram, 14.87.
Kerapatan isi (bulk density) serasah tebu adalah 7.7 kg/m3 dengan kadar air
basis kering untuk daun adalah 16.9%, pucuk tebu 15.7% dan batang 84.1%. Hasil
pengukuran profil guludan di lahan tebu diperoleh data sebagai berikut : lebar
guludan 120 cm, jarak antar tanaman 120 cm, tinggi guludan 20 cm. Nilai tersebut
digunakan sebagai dasar dalam penentuan desain mesin pencacah sersah tebu.
Hasil analisis desain terhadap unit pencacah adalah sebagai berikut: panjang
silinder pencacah adalah 60 cm, diameter silinder pencacah adalah 429 cm,
diameter poros silinder adalah 45 mm dan jumlah pisau sebanyak 8 buah. Sistem
transmisi menggunakan rantai dan sproket dengan rasio reduksi 1 : 10 dari unit

pencacah ke unit penjepit. Pada unit penjepit jumlah silinder didesain sebanyak 4
buah. Silinder penjepit bagian atas berdiameter 270 mm, bagian bawah
berdiameter 220 mm, silinder pengarah bagian atas berdiameter 180 mm dan
bagian bawah berdiameter 80 mm. Secara keseluruhan dimensi dari prototipe
mesin pencacah serasah tebu ini adalah sebagai berikut : lebar 240 cm, panjang
268 cm, dan tinggi 133 cm. Penggerak mula untuk mengoperasionalkan unit
pencacah ini menggunakan mesin diesel dengan daya 8.5 hp. Berdasarkan hasil
pengujian secara off farm diperoleh kapasitas dari mesin pencacah adalah 398
kg/jam.
Untuk mengetahui kinerja pemotongan dari unit pencacah ini maka telah
dilakukan pengujian terhadap torsi pemotongan dengan menggunakan alat sensor
regangan berupa strain gauge yang dipasang pada poros pencacah dan penjepit.
Berdasarkan hasil pengujian diperoleh data rata – rata torsi pemotongan adalah
2.88 kg.m dengan kisaran 1.75 – 4.03 kg.m. Rata – rata daya yang dibutuhkan
untuk pemotongan serasah tebu adalah 1.87 hp dengan kisaran 1.09 – 2.55 hp.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa dengan kecepatan putar silinder pemotong
yang tinggi mengakibatkan torsi pemotongan yang lebih rendah, namun daya
pemotongan lebih tinggi. Semakin padat serasah yang dipotong diperlukan torsi
dan daya pemotongan yang semakin tinggi. Torsi pemotongan yang paling tinggi

(pada selang pengujian yang dilakukan) adalah 4.03 kg.m saat mencacah serasah
dengan kepadatan 32 kg/m3 pada kecepatan putar 400 rpm.
Menurut perhitungan secara teoritis panjang potongan yang diharapkan pada
mesin serasah tebu ini adalah 0.41 – 0.56 cm. Sedangkan rata – rata panjang
potongan serasah tebu yang dihasilkan adalah 1.7 – 3.2 cm. Hal ini dikarenakan
pada saat pemotongan kondisi serasah pada posisi miring sehingga ukuran
potongan serasah akan lebih panjang dibandingkan dengan posisi lurus. Selain itu
juga serasah baru bisa terpotong pada pisau berikutnya mengingat ukuran serasah
yang tipis. Hasil pemotongan menunjukkan bahwa dengan meningkatkan
kecepatan putar silinder pemotong maka ukuran serasah hasil pemotongan
semakin pendek.
Kata Kunci : Serasah tebu, kecepatan putar, torsi pemotongan, daya pemotongan

@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2010
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau
menyebutkan sumbernya.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya
ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah.
b. Pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.

2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis
dalam bentuk apapun tanpa ijin IPB.

DESAIN DAN KINERJA UNIT PEMOTONG SERASAH TEBU
DENGAN MENGGUNAKAN PISAU TIPE REEL

Wahyu Kristian Sugandi

Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

Judul Tesis

Nama
NIM

: DESAIN DAN KINERJA UNIT PEMOTONGAN
SERASAH TEBU DENGAN MENGGUNAKAN PISAU
TIPE REEL
: Wahyu Kristian Sugandi
: F151080021

Disetujui
Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Radite P.A Setiawan, M.Agr
Ketua

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan

Dr. Ir. Radite PA Setiawan, M.Agr

Tanggal Ujian: 17 Januari 2011

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, M.S

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karuniaNya sehingga karya ilmiah dengan judul Desain Dan Kinerja Unit Pemotong
Serasah Tebu Dengan Menggunakan Pisau Tipe Reel berhasil diselesaikan.
Penelitian dilaksanakan mulai bulan Januari 2010 sampai dengan Agustus 2010 di
Lab. Teknik Mesin Budidaya Pertanian, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
Fateta IPB, Bogor.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Radite P.A Setiawan,

M.Agr selaku pembimbing pertama atas segala bimbingan, arahan dan
masukannya selama proses penelitian berlangsung hingga penulisan tesis ini
selesai dan Bapak Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S selaku pembimbing kedua atas
segala koreksi, bimbingan dan arahannya dalam menyusun tesis ini serta Bapak
Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr sebagai dosen penguji luar komisi. Ucapan terima kasih
kepada Bapak Dr. Ir. I Nengah Suastawa, M.Agr (Alm) selaku ketua peneliti pada
program DP2M DIKTI tahun 2009 dan Lab. Teknik Mesin Budidaya Pertanian
atas kesempatan dan kepercayaan yang diberikan kepada penulis menjadi bagian
dalam penelitian.
Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Departemen Pendidikan
Nasional RI, khususnya DIKTI melalui program BPPS yang telah memberikan
bantuan biaya pendidikan sehingga penulis bisa menyelesaikan studi S2 dengan
baik. Teman-teman TMP 2008, teknisi Lab. Teknik Mesin Budidaya Pertanian
Fateta IPB atas dukungan dan segala pengorbanannya penulis ucapkan terima
kasih. .
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat untuk kita semua. Amien

Bogor, Januari 2011

Wahyu Kristian Sugandi

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada tanggal 2 Juni 1976. Penulis
merupakan anak bungsu dari empat bersaudara, putra dari pasangan Sugandi A.W
(Alm) dan Adriana A.R.
Penulis menyelesaikan sekolah menengah di SMA Negeri 10 Bandung dan
lulus pada tahun 1995. Penulis diterima di Universitas Padjadjaran Bandung pada
tahun 1995 dan lulus sebagai Sarjana Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian
Universitas Padjadjaran pada tahun 2000. Selama kuliah penulis aktif dalam
berbagai organisasi kemahasiswaan. Selanjutnya penulis bekerja sebagai
karyawan di PT. Salim Invomas Pratama dari tahun 2001 hingga tahun 2005, dan
pada tahun 2005 diterima sebagai dosen tetap di Universitas Padjadjaran hingga
sekarang .
Pertengahan Agustus 2008 penulis diterima pada Program Magister Mayor
Teknik Mesin Pertanian dan Pangan di Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian
Bogor dan lulus pada bulan Januari 2011.

Penguji Luar Komisi Pada Ujian Tesis : Dr. Ir. Sutrisno, M.Agr.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. iii
DAFTAR TABEL ....................................................................................................v
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... vi
PENDAHULUAN ...................................................................................................1
Latar Belakang ................................................................................................................ 1
Tujuan Penelitian ............................................................................................................ 2
Manfaat Penelitian .......................................................................................................... 3

TINJAUAN PUSTAKA ..........................................................................................4
Budidaya Tanaman Tebu ................................................................................................ 4
Batang Tebu ................................................................................................................ 6
Daun Tebu................................................................................................................... 7
Pucuk Tebu dan Bunga Tebu ...................................................................................... 8
Sistem Pemanenan Tebu ................................................................................................. 8
Tipe Mekanisme Alat Pencacah .................................................................................... 12
Alat Pencacah Kompos ............................................................................................. 12
Tub Grinders ............................................................................................................. 12
Forage Chopper ......................................................................................................... 13
Tipe Pisau Pemotong .................................................................................................... 15
Metode Pemotongan (Cutting) Bahan Pertanian........................................................... 16
Mekanisme Proses Pemotongan.................................................................................... 17
Kebutuhan Daya Pemotongan....................................................................................... 18

METODE PENELITIAN .......................................................................................19
Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................................... 19
Alat dan Bahan .............................................................................................................. 19
Tahapan Penelitian ........................................................................................................ 20
Pengukuran Karakteristik Fisik Serasah Tebu .............................................................. 21
Pengukuran Kalibrasi Strain - Torsi.............................................................................. 22
Instrumen dan Perlengkapan Pengukur Torsi ............................................................... 25
Pengkuran Kalibrasi Strain – Tegangan........................................................................ 26
Pengukuran Torsi .......................................................................................................... 27

i

Persamaan Torsi Terukur .............................................................................................. 29
Akusisi dan Pengolahan Data ....................................................................................... 29
Pengukuran Kapasitas ................................................................................................... 30
Pengukuran Panjang Potongan...................................................................................... 31

PENDEKATAN DESAIN .....................................................................................32
Kriteria Desain dan Gambaran Umum Proses Pencacahan .......................................... 32
Desain Fungsional ......................................................................................................... 33
Desain Struktural dan Analisis Teknik ......................................................................... 34
Analisis Desain Silinder Pisau Pencacah .................................................................. 35
Analisis Desain Silinder Penjepit.............................................................................. 36
Analisis Sistem Transmisi......................................................................................... 38

HASIL DAN PEMBAHASAN ..............................................................................40
Karakteristik Fisik SerasahTebu ................................................................................... 40
Kerapatan Isi (Bulk Density) Serasah Tebu .............................................................. 41
Kadar Air Serasah Tebu ............................................................................................ 42
Elastisitas Serasah Tebu ............................................................................................ 42
Profil Guludan Lahan Tebu........................................................................................... 42
Pembuatan Unit Pencacah Serasah Tebu ...................................................................... 43
Uji Kinerja Mesin Pencacah Serasah Tebu ................................................................... 45
Hasil Pengukuran Kalibrasi Strain – Torsi ................................................................... 45
Hasil Pengukuran Kalibrasi Strain – Tegangan ............................................................ 45
Persamaan Torsi Terukur .............................................................................................. 46
Hasil Pengujian Torsi Pemotongan ............................................................................... 46
Analisis Data ................................................................................................................. 48
Hasil Analisis Torsi Pemotongan Terhadap Tingkat Kepadatan .............................. 48
Hasil Analisis Daya Pemotongan Terhadap Tingkat Kepadatan .............................. 49
Hubungan Kecepatan Putar, Kapasitas dan Daya Pemotongan ................................ 49
Hasil Pemotongan Serasah Tebu.............................................................................. 50

KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................55
KESIMPULAN ............................................................................................................. 55
SARAN ......................................................................................................................... 55

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................56

ii

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Pembakaran serasah tebu sebelum panen ............................................. 1
Gambar 2 Tanaman tebu. ....................................................................................... 4
Gambar 3 Skema budidaya tanaman tebu . ............................................................ 5
Gambar 4 Struktur batang tebu ............................................................................. 6
Gambar 5 Tunas batang tebu ................................................................................. 7
Gambar 6 Struktur daun tebu . ............................................................................... 7
Gambar 7 Pucuk tebu pada masa tebu siap dipanen ............................................. 8
Gambar 8 Bunga tebu pada masa tebu siap dipanen ............................................. 8
Gambar 9 Penebangan dan pengangkutan tebu. .................................................... 9
Gambar 10 Sistem tebang 4 – 2 ........................................................................... 10
Gambar 11 Sistem tebang 2 – 2 ........................................................................... 11
Gambar 12 Tanaman tebu yang telah ditebang. .................................................... 11
Gambar 13 Alat pencacah kompos ...................................................................... 12
Gambar 14 Tub grinders ..................................................................................... 13
Gambar 15 Mekanime pemanenan pakan ternak ................................................. 14
Gambar 16 Mekanisme pengambilan rumput pakan ternak . ............................... 14
Gambar 17 Jenis-jenis pisau pemotong rumput .................................................. 15
Gambar 18 Beberapa mekanisme pemotongan . ................................................... 17
Gambar 19 Tahapan proses pemotongan bahan uji ............................................ 17
Gambar 20 Bagan alir dari tahapan penelitian kajian pemotongan sersah tebu .. 20
Gambar 21 Skema pengukuran kalibrasi strain – torsi. ........................................ 23
Gambar 22 Pengukuran kalibrasi strain - torsi..................................................... 24
Gambar 23 Pembacaan strain pada saat diberi beban. ......................................... 24
Gambar 24 Skema pengujian torsi pemotongan serasah tebu. ............................. 26
Gambar 25 Pengukuran kalibrasi strain – tegangan............................................. 27
Gambar 26 Bak pemadatan. ................................................................................. 27
Gambar 27 Posisi slip ring pada poros pencacah dan poros penjepit. .................. 28
Gambar 28 Pengukuran panjang hasil pemotongan serasah. ................................ 31
Gambar 29 Mekanisme gerakan serasah tebu. ...................................................... 33
Gambar 30 Skema desain fungsional unit pencacah ............................................. 34
Gambar 31 Silinder dudukan pisau pencacah. ...................................................... 35
Gambar 32 Posisi pisau. ....................................................................................... 36
Gambar 33 Rancangan tiga dimensi silinder penjepit dan pengarah. .................. 37
Gambar 34 Rancangan dua dimensi silinder penjepit dan pengarah. ................... 38
Gambar 35 Skema transmisi pada unit pencacah.................................................. 39
Gambar 36 Rancangan konstruksi mesin pencacah serasah tebu. ....................... 39
Gambar 37 Pengukuran karakteristik serasah tebu. .............................................. 40
Gambar 38 Pengukuran serasah tebu di lahan. ..................................................... 41
Gambar 39 Pengukuran profil guludan di perkebunan tebu. ................................ 42
Gambar 40 Profil guludan di perkebunan tebu – PG Subang Jawa Barat. ........... 43
Gambar 41 Proses pembuatan prototipe mesin pencacah. .................................... 44
Gambar 42 Prototipe mesin pencacah serasah tebu. ............................................. 44
Gambar 43 Contoh data yang terekam pada saat pengukuran. ............................. 46
Gambar 44 Contoh data pengukuran torsi pemotongan dalam selang waktu. ...... 47
Gambar 45 Grafik hubungan torsi pemotongan dengan tingkat kepadatan. ......... 48

iii

Gambar 46 Kebutuhan daya untuk mesin pencacah serasah tebu......................... 49
Gambar 47 Grafik hubungan antara kapasitas dengan daya pemotongan. ........... 50
Gambar 48 Hasil pemotongan serasah tebu. ......................................................... 50
Gambar 49 Contoh serasah tebu hasil pemotongan. ............................................. 51
Gambar 50 Panjang rata - rata pemotongan serasah tebu. .................................... 51
Gambar 51 Panjang potongan pada posisi miring dan lurus. ................................ 52
Gambar 52 Serasah yang tidak terpotong langsung. ............................................. 52
Gambar 53 Serasah yang terpotong dan tidak terpotong. ..................................... 53
Gambar 54 Potongan serasah dengan ketebalan di atas 0.5 mm.......................... 53
Gambar 55 Kondisi pemotongan dengan menggunakan pisau lurus. .................. 53

iv

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Pengukuran karakteristik fisik dan mekanik serasah tebu ...................... 21
Tabel 2 Komponen untuk memenuhi fungsi desain............................................. 34
Tabel 3 Karakteristik fisik daun tebu .................................................................... 40
Tabel 4 Karakteristik fisik pucuk tebu .................................................................. 41

v

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Perhitungan jumlah serasah di lapangan. .......................................... 58
Lampiran 2 Perhitungan diameter poros. ............................................................. 59
Lampiran 3 Perhitungan kecepatan putar silinder pencacah. ............................... 60
Lampiran 4 Perhitungan kecepatan putar silinder penjepit .................................. 61
Lampiran 5 Skema tabel pengolahan data pemotongan serasah .......................... 65
Lampiran 6 Tabel data pengukuran karakteristik fisik daun tebu ........................ 66
Lampiran 7 Tabel data pengukuran karakteristik fisik pucuk tebu ...................... 68
Lampiran 8 Tabel data pengukuran kerapatan isi serasah tebu............................ 70
Lampiran 9 Data kadar air serasah tebu ............................................................... 71
Lampiran 10 Tabel data pengukuran elastisitas .................................................... 72
Lampiran 11 Tabel data uji kinerja mesin serasah tebu ........................................ 73
Lampiran 12 Data kalibrasi strain – torsi pada poros pisau pencacah.................. 74
Lampiran 13 Data kalibrasi strain – torsi pada poros silinder penjepit ............... 75
Lampiran 14 Data kalibrasi strain – tegangan poros pisau dan penjepit ............. 76
Lampiran 15 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros pisau pencacah.................... 77
Lampiran 16 Persamaan kalibrasi torsi untuk poros silinder penjepit ................. 78
Lampiran 17 Tabel data tegangan pemotongan serasah tebu............................... 79
Lampiran 18 Tabel torsi dan daya pemotongan ................................................... 80
Lampiran 19 Perhitungan kapasitas mesin pencacah ........................................... 81
Lampiran 20 Perhitungan kebutuhan energi pemotongan ................................... 82
Lampiran 21 Pengukuran panjang serasah tebu hasil cacahan ............................. 83
Lampiran 22 Contoh grafik perlakuan pada kecepatan putar dan bulk density .... 84
Lampiran 23 Gambar desain mesin pencacah serasah tebu .................................. 85

vi

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Tebu merupakan tanaman utama penghasil gula yang merupakan komoditi
pangan penting baik untuk dikonsumsi langsung maupun untuk keperluan industri
di Indonesia. Pada tahun 1930-an Jawa pernah sebagai exportir gula terbesar di
dunia, namun saat ini kita selalu kekurangan gula. Gula adalah komoditi strategis
setelah BBM dan beras, masih memiliki ketergantungan terhadap impor walaupun
sejak tahun 2005 luas lahan perkebunan tebu telah meningkat dari 382 ribu hektar
dengan jumlah produksi 2.24 ton menjadi 442 ribu hektar dengan jumlah produksi
2.8 juta pada tahun 2007. Sedangkan kebutuhan nasional adalah 4 juta ton/tahun
sehingga jumlah impor gula adalah 1.2 juta ton per tahun (Ditjenbun 2007).
Pada saat pemanenan tebu, serasah tebu yang terhampar di lahan volumenya
sangat besar. Serasah tebu terdiri dari daun tebu kering, pucuk tebu, tebu muda,
tali tutus dan batang tebu. Hal ini merupakan suatu kendala yang dihadapi
perkebunan tebu di Indonesia karena jika dibiarkan di lahan akan menghambat
pertumbuhan tunas tebu pada saat ratoon cane dan juga dapat mengganggu
pengolahan tanah pada saat plant cane.
Hingga saat ini penanganan serasah tebu yang dilakukan oleh perkebunan
tebu adalah dengan cara dibakar (Gambar 1). Cara ini merupakan cara yang
kurang tepat karena dapat mengakibatkan degradasi lahan dalam bentuk
perubahan sifat fisik tanah, kesuburan tanah, mematikan biota tanah,
membahayakan pemukiman penduduk disekitar lahan perkebunan, global
warming, dan dapat mengakibatkan polusi udara serta gangguan pernafasan.

Gambar 1 Pembakaran serasah tebu sebelum panen (Ripoli 2000).

1

Serasah hasil tebangan di lahan tebu dapat mencapai 20-25 ton/ha
(Toharisman 1991). Pembakaran serasah yang jumlahnya sangat besar tersebut
hanya terbuang sia-sia, padahal jika dimanfaatkan dapat menjadi pupuk organik
bagi tanah. Menurut Dahiya dan Malik 2001 bahwa ketertarikan dalam
penggunaan bahan organik sebagai mulsa semakin meningkat karena bahan
organik memberikan keuntungan dan efek terhadap ketersediaan hara dan
perannya yang besar dalam memperbaiki produktivitas tanah. Mereka
mempelajari bahwa serasah tebu telah meningkatkan ketersediaan N dan P pada
tanah ketika digunakan sebagai mulsa hijauan.
Menurut Tan 1995 hanya dengan membiarkan daun tebu di lahan setelah
panen, ternyata dapat meningkatkan produktifitas tebu, kesuburan tanah dan
meningkatkan karbon dalam tanah. Mengingat ukuran serasah yang masih
panjang sebaiknya dicacah terlebih dahulu menjadi ukuran yang lebih pendek agar
mudah terdekomposisi di dalam tanah. Adapun persyaratan panjang cacahan
maksimal untuk pupuk organik berdasarkan SNI 7580:2010 adalah 50 mm.
Mengingat luasnya areal kebun tebu, kegiatan pencacahan hanya mungkin
dilakukan dengan mekanisasi. Spesifikasi mesin pencacah juga harus memenuhi
kebutuhan dan kondisi budidaya tebu di Indonesia. Beberapa penelitian yang
berhubungan dengan pencacahan seperti mekanisme pemotong rumput, mesin
perajang tembakau, pencacah kompos, pencacah hijauan telah dilakukan tetapi
penelitian yang khusus mengenai pencacah serasah tebu belum ada. Sehingga
perlu dilakukan penelitian tentang teknologi pencacahan serasah tebu.
Salah satu mekanisme pemotongan yang paling cocok diterapkan pada
mesin pencacah serasah tebu adalah tipe reel karena sifat tebu yang bulky juga
berkarakter liat. Untuk mendapatkan hasil potongan serasah tebu yang baik
diperlukan data – data mengenai karakteristik fisik serasah tebu yang sampai saat
ini belum diteliti dan dipublikasikan.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendisain unit pencacah dari mesin pencacah
serasah tebu dan mengkaji kinerja pemotongan yang meliputi 3 hal yaitu torsi
pemotongan, daya pemotongan dan panjang hasil pemotongan.

2

Manfaat Penelitian
Secara umum manfaat dari penelitian ini adalah untuk membantu
perkebunan tebu yang ada di Indonesia dalam memecahkan persoalan khususnya
berkenaan dengan penanganan serasah tebu yaitu dengan mendisain unit pencacah
dari mesin pengangkut dan pencacah serasah tebu. Dengan mesin ini diharapkan
serasah tebu yang telah dicacah dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik dan
tidak menggangu proses pengolahan tanah maupun pemeliharaan selanjutnya.
Secara khusus manfaat dari penelitian ini adalah sebagai informasi untuk
mengetahui karakteristik fisik dan mekanik serasah tebu, kondisi lahan tebu, torsi
pemotongan, daya yang dibutuhkan untuk memotong serasah tebu dan panjang
serasah tebu setelah pemotongan.

3

TINJAUAN PUSTAKA
Budidaya Tanaman Tebu
Tanaman tebu (Saccharum officinarum L.) seperti terlihat pada Gambar 2
merupakan famili graminae yang dapat tumbuh di berbagai kondisi tanah dan
iklim. Menurut Notojoewono 1967, tebu semula dikatakan berasal dari India di
sekitar sungai Gangga dan ada lagi yang mengatakan dari kepulauan Pasifik
Selatan. Tanaman tebu tumbuh di daerah tropika dan sub tropika di sekitar
khatulistiwa sampai batas garis isotherm 20o yakni kurang lebih antara 30o lintang
utara dan 35o lintang selatan (Notojoewono 1967).

Gambar 2 Tanaman tebu.
(http://arluki.files.wordpress.com)
Dalam masa pertumbuhannya tanaman tebu membutuhkan banyak air,
sedangkan ketika tebu akan menghadapi waktu masak menghendaki keadaan
kering sehingga pertumbuhan berhenti. Andaikata hujan terus menerus akan
menyebabkan tanaman tebu rendah rendemennya. Jadi jelas bahwa tebu selain
memerlukan daerah-daerah yang beriklim panas juga diperlukan adanya
perbedaan antara musim hujan dan musim kemarau (Notojoewono 1967).
Widiyoutomo 1983 mengatakan bahwa fase pertumbuhan tanaman tebu
jatuh pada umur 3 sampai 8 bulan dan fase pemasakan pada umur 9 sampai 12
bulan yang ditandai dengan tebu mengeras dan berubah warna menjadi kuning
pucat. Pengolahan tanah untuk penanaman tebu di lahan kering pada umumnya
4

dilakukan pada musim kemarau sampai akhir musim hujan. Penanaman dilakukan
di awal musim kemarau sampai menjelang musim hujan.
Menurut Khaerudin 2008 proses budidaya tanaman tebu secara garis besar
dibagi menjadi 2 cara yaitu budidaya tanaman tebu baru (Plant Cane) dan
budidaya tanaman tebu keprasan (Ratoon Cane) seperti yang terlihat pada
Gambar 3.
Plant Cane (PC)

Pembibitan

Mulai

Ratoon Cane (RC)

Penyiapan Lahan

Pembersihan lahan
(Trash Rake)

Pengolahan tanah

Subsoiler

Penanaman

Pengeprasan

Pemeliharaan

Pemeliharaan

Pemanenan

Pemanenan

Batang Tebu

Serasah Tebu

Batang Tebu

Serasah
Tebu

Angkut

Pembakaran

Angkut

Pembakaran

Selesai

Selesai

Gambar 3 Skema budidaya tanaman tebu (Khaerudin 2008).
Plant Cane (PC) adalah budidaya tanaman tebu dengan cara menanami
lahan dengan bibit tebu baru yang berasal dari Kebun Bibit Dasar (KBD).
Sebelum proses penanaman dibutuhkan penyiapan lahan dan pengolahan tanah
terlebih dahulu agar tanah memiliki kondisi yang baik dan siap untuk ditanami
tebu. Setelah tebu ditanam proses selanjutnya adalah pemeliharaan dan
pemanenan. Pada proses pemanenan, batang tebu yang sudah ditebang kemudian

5

diangkut menggunakan truk atau trailer untuk dibawa ke pabrik tebu untuk diolah
menjadi gula sedangkan serasah tebu dibakar di lahan.
Ratoon Cane (RC) adalah budidaya tanaman tebu dengan cara
memanfaatkan tunas yang tumbuh dari tunggak pada lahan setelah tebu dipanen.
Pada budidaya tebu Ratoon Cane tidak membutuhkan proses pengolahan tanah
sehingga dapat menekan biaya opearasional. Cara budidaya Ratoon Cane
biasanya dapat dilakukan sampai 3 kali dengan indikator jarak tanaman tidak
terlalu jauh dan tunas tebunya masih bagus.
Batang Tebu
Panjang batang tebu pada saat panen berkisar antara 2 – 4 m dengan
diameter 2.5 - 5 cm. Pada kondisi ini batang tebu sudah layak untuk diproses
menjadi gula. Secara morfologi batang tebu dibagi menjadi 2 bagian yaitu node
dan internode. Bagian node terdiri dari lingkaran tumbuh (growth ring), bagian
akar (root band), bagian daun (leaf scar), sedangkan bagian internode terletak di
antara node berjumlah 20-30 ruas (Gambar 4) (James 2004).

Node

Internode

Gambar 4 Struktur batang tebu (James 2004).
Di bagian akar (root promordia) akan tumbuh tunas baru yang berupa
kuncup yang merupakan cikal bakal batang tebu di mana batang tebu akan
tumbuh lebih dari satu batang. Mekanisme tumbuh dari batang tebu berasal dari
tunas yang tumbuh di bagian akar di mana batang tebu ditanam secara horizontal.
Apabila batang tebu dipotong maka batang tebu dibagi menjadi tiga bagian yaitu

6

batang primer, batang sekunder dan batang tersier seperti terlihat pada Gambar 5
(James 2004).
Daun Tebu
Posisi daun tebu melekat pada batang dan tumbuh pada pangkal node
(Gambar 6). Setiap daun terdiri dari bagian yang melekat (sheath) dan bagian
yang tidak melekat (blade or lamina). Bagian yang melekat (sheath) berbentuk
seperti pipa yang menyelimuti batang dengan panjang dari bawah sampai atas
batang. Daun tebu mempunyai struktur yang tipis dan mudah sobek (James 2004).

Gambar 5 Tunas batang tebu (James 2004).

Gambar 6 Struktur daun tebu (James 2004).

7

Ketika tebu sudah mulai memasuki masa panen, daun tebu tumbuh sebagai
lamina. Daun tebu inilah yang merupakan salah satu serasah tebu paling banyak
jumlahnya pada saat setelah pemanenan.
Pucuk Tebu dan Bunga Tebu
Pucuk tebu terdiri dari beberapa daun tebu, untuk satu pucuk tebu terdiri
dari 3 sampai 4 daun (Gambar 7). Sedangkan bunga tebu (Gambar 8) terjadi pada
perubahan dari fase vegetative ke fase reproduktif. Menurut Steven 1965 bunga
tebu tumbuh setahun dua kali dengan penyinaran matahari yang baik (James
2004).

Gambar 7 Pucuk tebu pada masa tebu siap dipanen (James 2004).

Gambar 8 Bunga tebu pada masa tebu siap dipanen (James 2004).
Sistem Pemanenan Tebu
Pemanenan tebu di Indonesia mayoritas masih dilakukan dengan cara
manual. Beberapa perkebunan tebu besar, pada masa-masa tertentu telah
menerapkan mesin panen. Mesikpun pada prinsipnya, metoda pemanenan adalah
sama, namun pada masing-masing lokasi memiliki keunikan tersendiri.

8

Menurut Khaerudin 2008 panen tebu di pabrik gula Subang Jawa Barat
dilakukan dengan cara menebang tebu secara manual. Alat yang digunakan untuk
menebang adalah sabit. Pabrik gula menyediakan sabit yang dapat dibeli oleh
penebang. Tetapi banyak juga penebang yang membawa sendiri alat sabitnya.
Tenaga tebang ada 2 macam yaitu tenaga tebang lokal dan tenaga tebang luar.
Tenaga tebang lokal adalah tenaga tebang yang berasal dari masyarakat sekitar
pabrik, sedangkan tenaga tebang luar merupakan tenaga tebang yang berasal dari
luar daerah.
Setelah ditebang, tebu diangkut dari lahan ke pabrik menggunakan trailer
atau truk. Kapasitas angkut trailer sekitar 10 – 13 ton. Sedangkan kapasitas
angkut truk antara 6 - 8 ton. Suasana pengangkutan tebu seperti disajikan pada
Gambar 9.

Gambar 9 Penebangan dan pengangkutan tebu.
Penebangan tebu diawali dengan membersihkan daun tebu (klaras) sampai
bersih, kemudian dilakukan pemotongan batang tebu sampai rata dengan tunggak
(pandes). Pemotongan pucuk tebu dilakukan pada daun kelima dari titik tumbuh

9

atau sekitar 30 cm dari titik tumbuh. Setelah tebu bersih dan dipotong kemudian
diikat per 12-15 batang tebu. Biasanya untuk tenaga lokal mengikat tebu dengan
menggunakan tali tulus sedangkan tenaga tebang luar menggunakan tali tebu yang
dibelah menjadi 2 atau 4 bagian.
Tebu kemudian ditumpuk di lahan untuk menunggu angkutan datang.
Sistem penebangan yang diterapkan di pabrik gula Subang Jawa Barat dikatakan
sebagai sistem tebang 4-2 (Gambar 10) atau sistem tebang 2-2 (Gambar 11).
Sistem tebang yang biasa dilakukan adalah 4-2, sedangkan untuk sistem 2-2
biasanya untuk lahan yang sulit seperti banyak tebu yang roboh atau tebu yang
melilit. Sistem tebang 4-2 artinya adalah 4 juring atau barisan digunakan sebagai
tempat meletakkan batang tebu hasil panen, dan 2 juring tempat meletakkan
sampah tebu berupa pucuk dan daun tebu yang disebut trash atau serasah. Begitu
juga untuk sistem tebang 2-2 hanya bedanya jumlah barisan tebu bersihnya hanya
2 barisan. Tujuan dari penerapan sistem 4-2 yaitu untuk menekan tunggak dan
mempermudah dalam pembersihan lahan.

Serasah

Batang Tebu

Serasah

Gambar 10 Sistem tebang 4 – 2 (Khaerudin 2008).

10

Serasah

Batang Tebu

Serasah

Gambar 11 Sistem tebang 2 – 2 (Khaerudin 2008).
Batang tebu yang telah ditebang seperti pada Gambar 12 harus segera
diangkut ke pabrik. Tebu yang telah ditebang, jika dibiarkan cukup lama di lahan
bahkan sampai menginap akan mengalami penurunan rendemen. Jika ini terjadi,
pada akhirnya akan mengakibatkan kerugian perusahaan.
Setelah pemanenan, biasanya serasah terebut dibakar untuk memudahkan
operasi persiapan lahan atau pemeliharaan tanaman selanjutnya.

Pembakaran

serasah tebu yang terhampar di lahan hal ini dimaksudkan selain menghemat
biaya diharapkan lahan tersebut bersih dari serasah. Karena serasah ini sangat
mengganggu proses pengolahan tanah maupun pemeliharaan tanaman selanjutnya.

Gambar 12 Tanaman tebu yang telah ditebang.

11

Tipe Mekanisme Alat Pencacah
Alat Pencacah Kompos
Alat pencacah kompos (Gambar 13) merupakan salah satu alat yang dapat
membantu dalam proses pembuatan kompos secara anaerob dengan bahan baku
khususnya sampah organik. Alat pencacah kompos biasanya dipakai untuk
memperkecil ukuran sehingga proses pengomposan dapat dilakukan dengan baik
(Sudrajat 2006).

Gambar 13 Alat pencacah kompos (Sudrajat 2006).
Sistem kerja alat ini pada dasarnya sama dengan gilingan martil (hammer
mill). Menurut Kong Hwan Kim 1989 martil (hammer) pada mesin (hammer mill)
berfungsi sebagai batang pemukul atau dapat juga diganti dengan batang pisau
pemotong. Proses yang terjadi adalah bahan atau material seperti serat, dedaunan,
sayuran dimasukkan ke dalam hammer mill yang berputar kemudian produk yang
dihasilkan menjadi ukuran yang lebih kecil (size reduction). Di dalam industri
makanan, hammer mill banyak digunakan untuk menghancurkan lada, rempah –
rempah dan lain – lain.
Tub Grinders
Tub grinder (Gambar 14) adalah alat khusus yang digunakan untuk
memotong/membelah (chopping) kayu termasuk di dalamnya batang dan
dedaunan dalam jumlah yang besar. Sistem kerja dari tub grinder ini adalah
sistem kerja pisau pemotong (hammer mill) yang bergerak secara horizontal. Tub
grinder terdiri dari drum pisau pemotong (hammer mill) dan auger yang

12

semuanya terbuat dari plat baja. Tenaga penggerak menggunakan mesin diesel
dengan tenaga sebesar 500 hp (Robert 1995).

Gambar 14 Tub grinders (Robert 1995).
Forage Chopper
Salah satu fungsi utama dari alat pencacah tanaman pakan ternak (forage
chopper) adalah memperkecil ukuran kemudian membawa produk hasil cacahan
tersebut ke dalam bak truk. ASAE (American Society Agricultural Engineering)
Standar S472 membagi 2 tipe penanganan dalam pemanenan untuk makanan
ternak. Tipe pertama adalah pemotongan bahan dengan presisi dan tipe kedua
adalah pemotongan bahan dengan tidak presisi. Untuk tipe pemotongan dengan
presisi biasanya alat yang digunakan adalah tipe silinder pemotong (a cylindrical
cutterhead) yang dilengkapi dengan bagian pisau yang diam (stationary
countershear) (Srivastava 1993).
Pemotongan bahan pakan ternak dengan presisi dibagi menjadi 3
mekanisme pemotongan yaitu pertama tipe dipotong lalu dilempar (Gambar 15a),
kedua tipe dipotong lalu dihembuskan (Gambar 15b), dan ketiga tipe pemotongan
dengan sistim hembusan menggunakan fasilitas auger konveyor yang dipasang di
antara chopper dan blower (Gambar 15c) (Srivastava 1993).

13

Gambar 15 Mekanime pemanenan pakan ternak (Srivastava 1993).
Dalam penanganan mesin pemanen rumput pakan ternak ada 2 tipe
mekanisme pengambilan umpan yaitu tipe pengambilan dengan silinder penjepit
yang dilengkapi pegas pengatur dan tipe pengambilan yang dilengkapi konveyor
seperti yang terlihat pada Gambar 16. Panjang pemotongan dapat dihitung
berdasarkan kecepatan roda pengumpan (feed rolls) dibagi dengan kecepatan
silinder pencacah (cutterhead). Secara teori panjang pemotongan dapat dihitung
dengan persamaan (Srivastava 1993):
Lc =

60000.v f

λk .nc

di mana : L c

.....................................................................................(1)
: panjang pemotongan (mm)

vf

: kecepatan roda pengumpan (m/s)

λk

: jumlah pisau pada cutterhead

nc

: kecepatan putar cutterhead (rpm)

Gambar 16 Mekanisme pengambilan rumput pakan ternak (Srivastava 1993).

14

Secara teoritis panjang pemotongan berkisar antara 3 sampai 90 mm.
Panjang pemotongan aktual berkisar 50% lebih panjang dari panjang teoririts
secara perhitungan. Pengaturan panjang pemotongan dapat juga diatur dari
kecepatan silinder pengumpanan.
Kecepatan putar pada cutterhead berkisar antara 850 rpm sampai 1000 rpm.
Dengan diameter silinder 520 mm sampai 620 mm dan panjang silinder 450 mm
sampai 620 mm (Srivastava 1993).
Perhitungan kapasitas pengumpanan dapat didekati dengan persamaan
berikut (Srivastava, 1993) :
Mf =

mana :

ρ f . At .Lc .λk .nc
60 × 10 8

.........................................................................(2)

Mf

: kapasitas pengumpanan (kg/s)

ρf

: berat jenis bahan dalam silinder (kg/m3)

At

: luas penampang silinder (m2)

Tipe Pisau Pemotong
Pisau pemotong rumput dibedakan menjadi dua berdasarkan tipe pisau
pemotong yaitu pisau pemotong rumput tipe reel dan tipe slasher. Kedua tipe
pisau ini memiliki perbedaan yang dapat dilihat dari konstruksi dan hasil
potongannya (Beard 1993).
Pisau pemotong rumput tipe reel terdiri dari dua buah pisau antara lain reel
dan bedknife. Reel bergerak melingkar sedangkan bedknife diam. Reel terdiri dari
beberapa pisau (blade) yang ditempelkan ke rangka (Mardison 2000). Pisau
pemotong rumput tipe reel dapat dilihat pada Gambar 17.

pisau Reel

Bedknife

(a) Pisau pemotong rumput tipe reel,

(b) Tipe Slasher
Gambar 17 Jenis-jenis pisau pemotong rumput (Mardison 2000).

15

Pisau pemotong rumput tipe slasher terdiri dari satu bilah pisau yang
digerakkan secara rotasi dengan kecepatan tinggi, sehingga menghasilkan daya
pukul yang kuat untuk memotong rumput (Mardison 2000).
Pisau pemotong rumput tipe reel memberikan hasil potongan rata pada
bagian tajuk rumput yang dipotong sehingga tidak mengganggu pertumbuhan
rumput. Pisau pemotong rumput tipe slasher memberikan hasil potongan yang
tidak baik pada bagian tajuk rumput, di mana tajuk rumput bekas potongan jadi
pecah dan hasil potongan tidak rata (Beard 1993).

Metode Pemotongan (Cutting) Bahan Pertanian
Pemotongan (Cutting) bahan – bahan hasil pertanian merupakan salah satu
kegiatan yang paling sering dilakukan, misalnya pada saat panen (harvesting),
dalam pemisahan (separation) dan juga dalam proses pengecilan (comminution)
ukuran bahan. Pemotongan (dengan kebutuhan energi yang signifikan) juga
memainkan peran dalam pemisahan bahan makanan ternak. Dalam proses operasi
– operasi yang lain, kebanyakan melibatkan proses pemotongan (Sitkey 1986).
Pada saat pemotongan, mata pisau menembus ke dalam bahan, melewati
kekuatan bahan sehingga bahan menjadi terpisah. Pada saat pemotongan
berlangsung, terjadi perbedaan deformasi pada bahan, yang tergantung pada
bentuk mata pisau dan proses kinematik pemotongan (Sitkey 1986).
Gambar 18(a) memperlihatkan proses pemotongan yang menggunakan dua
mata pisau yang saling berhadapan dan terlibat pemotongan (countermoving
blade). Contoh untuk kasus ini adalah gunting. Gambar 18(b) memperlihatkan
tipe alat potong di mana bahan diletakkan pada landasan yang diam dan pisau
pemotong bergerak. Contoh praktis pada proses ini adalah pada perajangan
keripik singkong dengan alat chipper. Gambar 18(c) mengilustrasikan
pemotongan lapisan yang tipis, di mana distribusi tegangan di sekitar mata pisau
mengalami distorsi yang sangat besar akibat permukaan bebas pada sekitar bidang
pemotongan. Gambar 18(d) menunjukkan metode pemotongan bebas (free
cutting) yang saat ini banyak dilakukan. Pada kasus ini kecepatan mata pisau
harus tinggi (20 – 40 m/s) (Sitkey 1986).

16

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 18 Beberapa mekanisme pemotongan (Sitkey 1986).
Mekanisme Proses Pemotongan
Definisi pemotongan secara mekanik suatu bahan adalah terjadinya
pemisahan bahan sepanjang garis yang sebelumnya telah ditentukan dengan
menggunakan alat pemotong yang ditandai dengan kerusakan di bagian
permukaan bahan. Proses pemotongan dimulai ketika mata pisau menyentuh
bahan (Gambar 19a). Pada saat pisau bergerak masuk ke dalam bahan terjadi
peningkatan intensitas gaya pada suatu titik hingga tercapai pada kondisi
kerusakan bahan (Gambar 19b). Apabila tekanan pisau diteruskan maka
terpisahnya bahan akan tercapai (Gambar 19c) (Person 1987).

Kontak

a

Penetrasi

b

Pemisahan

c

Gambar 19 Tahapan proses pemotongan bahan uji (Perrson 1987).

17

Beberapa faktor yang mempengaruhi proses pemotongan adalah tipe dan
kondisi bahan yang akan dipotong, bentuk mata pisau, jari – jari dan sudut
kemiringan mata pisau, ketebalan mata pisau, kecepatan mata pisau pada saat
memotong, material yang digunakan untuk membuat pisau dan lain - lain (Perrson
1987).
Pada proses perajangan produk umbi – umbian, pertama – tama penetrasi
pisau ke dalam bahan yang mengakibatkan kompaksi (compaction) sampai pada
suatu tekanan tertentu tercapai di mana terjadi patahan (rupture). Selanjutnya
daerah kompaksi pisau berturut turut hingga patahan terjadi lagi. Permukaaan
patahan biasanya berbentuk conchoidal. Jarak antara patahan merupakan fungsi
dari ketebalan mata pisau dan sudut kemiringan mata pisau (Sitkei 1986).

Kebutuhan Daya Pemotongan
Kebutuhan daya silinder pencacah agar dapat memotong serasah dengan
baik dapat didekati dengan persamaan (Khurmi 2002) :
P=

2.π .n.T
..........................................................................................(3)
60

di mana :
P = daya pemotongan (N.m/detik) atau Watt
T = torsi pemotongan (N.m)
n = kecepatan putar (putaran/menit)
Dari persamaan tersebut dapat dijelaskan bahwa semakin besar kecepatan
putar yang terjadi maka semakin besar pula kebutuhan daya pemotongan yang
terjadi.
Dalam menyatakan daya keluaran dianjurkan menggunakan unit S.I (Satuan
Internasional) yaitu Watt atau Kilo-Watt. Akan tetapi unit konvensional seperti
horse power (hp) masih tetap populer digunakan terutama pada perusahaan –
perusahaan manufacturing dan nilai ilmiah dari standar industri masing – masing
negara. Satu horse power (hp) setara dengan 746 Watt (Sakai 1998).

18

METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan Januari 2010 sampai dengan bulan Agustus
2010. Tempat penelitian dilaksanakan dibeberapa tempat sebagai berikut.
1) Laboratorium Teknik Mesin Budidaya Pertanian Departemen Teknik Mesin
dan Biosistem Fateta IPB untuk kegiatan desain unit pencacah dari mesin
pencacah tebu, pengukuran sifat dan mekanik serasah tebu.
Sifat fisik : dimensi (panjang, lebar, tebal), k