PENGARUH LAMA WAKTU PEREBUSAN TERHADAP S
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
PENGARUH LAMA WAKTU PEREBUSAN TERHADAP SIFAT KUAT
TEKAN DAN REGANGAN BIJI KELAPA SAWIT VARIETAS TENERA
DI PTPN II PKS PAGAR MARBAU
Mahyunis, ST, MT1, Arnold PG Lbn Gaol2, Hermanto3
1,2,3
Teknik Pengolahan Hasil Perkebunan
Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan Medan
Jl. Willem Iskandar, Kotak Pos 20000, Medan 20226
Telp. +6261 6637060, Fax. +6261 6626861
Permasalahan pada proses pengolahan biji sampai saat ini adalah pada proses pemecahan biji di
Ripple mill yang kurang efektif. Hal ini karena proses perebusan yang tidak sempurna
mempengaruhi effisiensi di ripple mill, sehingga perlu diketahui pengaruh perebusan terhadap
nilai kekuatan dari biji kelapa sawit agar effisiensi pemecahan biji pada ripple mill dapat tercapai.
Metode dalam penelitian adalah metode sterilisasi dalam skala laboratorium dengan menggunakan
alat autoclave dengan variasi waktu perebusan 60 s.d 100 menit, serta dengan mengunakan metode
uji tekan (compression test). Hasil penelitian ini menunjukan bahwa lama waktu proses perebusan
(sterilisasi) dalam skala laboratorium dengan menggunakan autoclave yang bekerja pada
temperature 130ºC dan tekanan kerja 1,5 Bar tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap
sifat kuat tekan biji kelapa sawit.
Kata Kunci : Biji kelapa sawit, Sterilisasi, temperatur dan uji tekan
kelapa sawit yang telah mengalami
proses perebusan.
Pada semua
konstruksi teknik setiap bagianbagian dari setiap material harus
diukur dengan tepat agar dapat
menahan gaya-gaya yang akan
dibebankan material tersebut.
Subyek mekanika bahan
(mechanics of materials) atau
kekuatan
bahan
(strength
of
materials) menyangkut metodametoda analitis yang menerangkan
kekuatan
(strength),
kekakuan
(stiffness) ) dan kestabilan (stability).
Kajian penulisan ini mengkaji
tentang pengaruh lama perebusan
(sterilisasi)
terhadap
kekuatan
material biji kelapa sawit varietas
tenera.
Metode perlakuan pada
kajian ini meliputi tahapan proses
perebusan (sterilisasi)
dengan
menggunakan autoclave dan proses
pengujian kekuatan biji kelapa sawit
A. PENDAHULUAN
Tanaman kelapa sawit
menghasilkan
tandan
yang
mengandung minyak 25% dan inti
sawit 7%. Tandan tersebut harus
mendapat perlakuan fisika dan
mekanik dan kimia dalam pabrik
sehingga diperoleh minyak (CPO)
dan inti (Kernel). Pengembangan
tanaman kelapa sawit selalu disertai
dengan pembangunan pabrik kelapa
sawit.
Permasalahan pada proses
pengolahan biji di Pabrik Kelapa
Sawit hingga saat ini adalah pada
proses pemecahan biji di Ripple mill
yang kurang efektif.
Hal ini
disebabkan karena proses perebusan
pada stasiun sterilisasi yang tidak
sempurna sehingga menurunnya
efisiensi proses pemecahan biji di
Ripple mill. Disamping itu tidak
diketahuinya nilai kekuatan dari biji
128
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
dengan menggunakan alat universal
tensile machine test.
(normal stress) pada sebuah titik
yang akan dilambangkan dengan
huruf yunani (sigma). Bila batang
dianggap tidak mempunyai berat,
dua gaya P yang sama dan
berlawanan arah diperlukan masingmasing pada tiap ujung batang untuk
menjaga keseimbangan. Tegangan
normal ini didistribusikan dengan
merata pada luas penampang A.
Pada umumnya, gaya P adalah
resultante sejumlah gaya pada satu
sisi atau sisi yang satunya lagi dari
suatu potongan.
Kekuatan bahan dapat
diukur dengan tegangan maksimum
yang dapat ditahannya. Kekuatan ini
disebut juga tegangan runtuh (gagal).
Kekuatan
dari
suatu
elemen
strukturdari gaya dalam maksimum
yang dapat ditahannya.
Hal ini
tergantung pada kekuatan dari bahan
penyusunnya dan ukuran serta
bentuk penampangnnya. Kekuatan
puncak dari elemen dicapai ketika
tingkat tegangan melebihi tegangan
runtuh dari bahan.
Beberapa jenis tegangan
yang berbeda dapat terjadi dalam
suatu elemen struktur, tergantung
pada arah beban yang bekerja dalam
kaitannya dengan ukuran utamanya.
Jika suatu beban segaris dengan
sumbu utama suatu elemen, maka
beban itu menyebabkan gaya dalam
aksial dan menyebabkan tegangan
dalam aksial (lihat gambar 1). Suatu
beban dikatakan mempunyai jenis
lentur jika arahnya tegak lurus
terhadap sumbu utama elemen (lihat
B. TINJAUAN PUSTAKA
1. Tegangan
(Stress)
dan
Regangan (Strain)
Tegangan dan Regangan
adalah konsep yang penting dalam
peninjauan baik kekuatan maupun
kekakuan.
Keduanya merupakan
konsekuensi yang tidak dapat
dipisahkan dari bekerjannya suatu
beban terhadap suatu bahan struktur.
Tegangan dapat dianggap sebagai
sebuah energi yang menahan beban
dan
regangan
adalah
ukuran
deformasi yang terjadi sebagai akibat
dari tegangan.
Dalam
suatu
elemen
struktur, tegangan adalah gaya dalam
dibagi dengan luas penampang
dimana gaya itu bekerja.
Oleh
karena itu, tegangan adalah gaya
dalam per satuan luas penampang,
sebaliknya gaya dalam dapat
dianggap sebagai efek bertumpuk
dari tegangan. Gaya dalam yang
bekerja pada luas yang kecil tak
berhingga sebuah potongan, akan
terdiri
dari
bermacam-macam
besaran dan arah.
Pada
umumnya,
intensitas gaya yang bekerja pada
luas yang kecil tak berhingga suatu
potongan berubah-rubah dari satu
titik ketitik lain, umumnya intensitas
ini berarah miring pada bidang
potongan.
Intensitas gaya yang
tegaklurus atau normal terhadap
irisan disebut tegangan normal
129
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun
n 201
2015
Sekolah Tinggi Ilmu
u Perke
Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
gambar 2). Bebann lentur ini akan
menghasilkan gaya
ya dalam yang
berupa momen lentur
tur dan gaya geser
yang
menghasilka
kan
kombinasi
tegangan lentur dann tegangan geser
yang bekerja pada
da suatu bidang
penampang dari elem
men tersebut.
Gambar 1. Beban akan sama dengan sumbu aksis elem
emen struktur, hal
ini tegangan aksial.
Gambar 2. Beba
ban lentur terjadi ketika garis kerja gaya tegak
gak lurus terhadap
sum
mbu aksis elemen. Hal ini menyebabkan timbulnya
tim
momen
lent
ntur dan tegangan geser pada penampang melin
lintang bidang.
Perubahann dimensi yang
terjadi pada suatu sp
spesiment bahan
sebagai akibat bek
ekerjanya beban
ditunjukan dalam besaran
be
regangan
(strain). Regangan ini
i didefinisikan
sebagai perubahan dari
da suatu dimensi
dibagi dengan nilaii aasalnya. Prilaku
regangan sangat terg
ergantung dengan
pada jenis tegangan ddimana regangan
itu terjadi. Tegang
ngan aksial akan
menghasilkan regang
ngan aksial yang
terjadi dalam arahh sejajar dengan
arah utama dari elem
emen. Regangan
aksial ini didefinisiik
iikan sebagai rasio
dari perubahan panja
jang yang terjadi,
terhadap panjang elem
lemen semula.
Tegangann dan regangan
adalah besaran pril
rilaku mekanikan
bahan untuk respo
ponnya terhadap
beban. Untuk suatu
tu beban tertentu,
besarnya tegangan ddan regangan itu
tergantung pada ukuran
u
elemen
struktur dan karena
na itu keduanya
merupakan paramete
eter yang paling
penting dalam mene
enentukan ukuran
elemen. Ukuran pe
penampang harus
130
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun
n 201
2015
Sekolah Tinggi Ilmu
u Perke
Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sedemikian sehingga
ga tegangan yang
timbul dari gaya-gay
gaya dalam yang
disebabkan bebann lebih kecil
daripada tegangann runtuh atau
tegangan leleh dari
ri material dalam
suatu batasan yang cu
cukup. Kekakuan
dianggap cukup jika
ka lendutan suatu
struktur secara kes
eseluruhan tidak
terlalu besar.
Gaya yang diperlukan
di
agar
terjadi pecah disebut
ut beban ultimat
(ultimate load). Dengan
De
membagi
beban ultimat ini
ni dengan luas
penampang contohh semula, kita
memperoleh
keku
kuatan
ultimat
(ultimate strength) atau tegangan
ultimat (ultimate str
stress) dari suatu
bahan. Untuk design
ign bagian-bagian
struktur tingkat tegangan
teg
disebut
tegangan ijin (allowa
wable stress) dan
dibuat benar-benarr lebih rendah
daripada kekuatann ultimat yang
diperoleh
dari
yang
disebut
pengujian “statis”..
Bahan tidak
seluruhnya serba sama,
s
beberapa
bahan direnggangkan
kan sebesar yang
tidak diperbolehkann sebelum benarbenar pecah, hinggaa untuk menahan
deformasi-deformasi
si ini, tegangan
haruslah dijaga rend
ndah. Sementara
beberapa bahan bena
nar-benar berkarat
sedang beberapa baha
ahan lagi mengalir
secara plastis di bawah
b
tindihan
sebuah beban, suatuu gejala yang kita
sebut rangkak (creepp). Dengan suatu
jarak waktu terte
rtentu, hal ini
mengakibatkan defo
formasi-deformasi
yang besar.
Keekuatan ultimat
tergantung kepadaa beberapa kali
gaya digunakan selama bahan
bekerja pada tingk
gkat ketegangan
tertentu.
Titik-titik
tik eksperimental
menunjukan jumlah
lah siklus yang
dibutuhkan
untukk
memecahkan
contoh pada suatu tegangan
te
tertentu
dibawah
beban
an
terpakai.
egangan (Stress)
2. Perhitungan Teg
dan Regang
ngan (Strain)
a. Perhitungan Tega
gangan Aksial
Tegangann aksial dalam
suatu elemen umumn
mnya terdistribusi
merata disepanjang
ng penampang
(gambar 4). Tegang
ngan aksial dapat
berupa tarik atau teka
ekan. Jika ukuran
penampang
tidak
ak
bervariasi
disepanjang elemen,
n, maka besarnya
tegangan aksial dapat
at dikatakan sama
diseluruh lokasi.
131
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Gambar 4. Tegangan tarik pada penampang melintang akibat tegangan
aksial. Intensitas tegangan ini biasanya dianggap konstan
pada seluruh penampang.
ujung batang untuk menjaga
keseimbangan. Tegangan normal ini
didistribusikan dengan merata pada
luas penampang A. Pada umumnya,
gaya P adalah resultante sejumlah
gaya pada satu sisi atau sisi yang
satunya lagi dari suatu potongan.
Secara matematis dapat didefinisikan
sebagai berikut :
Dalam mekanika bahan kita perlu
menentukan intensitas dari gayagaya ini dalam berbagai bagian dari
potongan,
sebagai
perlawanan
terhadap
deformasi
sedang
kemampuan bahan untuk menahan
gaya tersebut tergantung pada
intensitas ini.
Pada umumnya,
intensitas gaya yang bekerja pada
luas yang kecil takberhingga suatu
potongan berubah-rubah dari satu
titik ketitik lain, umumnya intensitas
ini berarah miring pada bidang
potongan. Intensitas gaya yang tegak
lurus atau normal terhadap irisan
disebut tegangan normal (normal
stress) pada sebuah titik yang akan
dilambangkan dengan huruf yunani
(sigma) atau ada pula yang
melambangkan
suatu
tegangan
dengan f. Bila batang dianggap tidak
mempunyai berat, dua gaya P yang
sama dan
berlawanan arah
diperlukan masing-masing pada tiap
σ=
(1)
Dimana : P = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
= Tegangan (N/m2)
b. Perhitungan Regangan (strain)
Untuk
memahami
penyebab timbulnya regangan, perlu
dipahami bagaimana bahan struktur
bereaksi
jika
beban
bekerja
terhadapnya. Prilaku bahan tersebut
sama dengan suatu pegas (gambar 6).
Gambar 5. Deformasi akibat penerapan beban. Prilaku bahan balok
sama dengan prilaku pegas
Jika suatu keadaan tanpa beban
berada dalam keadaan diam, benda
itu mempunyai panjang tertentu dan
menempati suatu volume terterntu.
132
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Jika suatu beban tekan kerja bekerja
seperti gambar 6, mulanya tidak ada
sesuatu yang dapat menahannya,
bahan
disekitar
benda
itu
berdeformasi karena gaya tersebut
dan ujung dari elemen tersebut
bergerak saling mendekati.
Ini
menyebabkan
bangkitnya
gaya
dalam yang timbul dalam material
yang menahan beban dan berusaha
mengembalikan elemen tersebut
kepanjangnya semula.
Besarnya
gaya yang menahan bertambah
begitu deformasi bertambah dan
pergerakan berhenti jika deformasi
yang cukup telah terjadi untuk
menimbulkan gaya dalam yang
cukup untuk menahan gaya total
yang bekerja. Sehingga tercapailah
kesetimbangan dengan elemen yang
memikul beban tersebut, tetapi hanya
setelah benda tersebut mengalami
deformasi dalam besaran tertentu.
Regangan (strain) adalah
perpanjangan persatuan panjang dan
merupakan besaran yang tidak
berdimensi, akan tetapi lebih baik
kita memberinya memiliki dimensi
meter per meter atau m/m. Kadangkadang regangan diberikan dalam
bentuk prosen. Besaran regangan
sangat kecil, kecuali untuk beberapa
bahan kecuali karet. Bila regangan
tersebut diketahui, maka deformasi
total dari pembebanan aksial adalah
L. Hubungan ini berlaku untuk
setiap panjang ukur sampai beberapa
deformasi lokal mengambil bagian
pada skala yang cukup besar.
Dalam matematis definisi
regangan dapat diartikan sebagai
berikut:
ε=
∆
(2)
Dimana
= epsilon (m/m)
= Perpanjangan total (m)
L = Panjang ukuran awal
(m)
Hal yang penting disini
adalah bahwa tahanan hanya dapat
timbul jika deformasi bahan juga
terjadi, oleh karena itu suatu struktur
dapat dianggap sebagai suatu
material yang berubah dan bergerak
jika suatu beban bekerja padanya
atau jika beban yang bekerja itu
berubah. Keperluan untuk menahan
gerakan tersebut dari gerakan yang
berlebihan adalah suatu hal yang
perlu ditinjau yang mempengaruhi
perancangan struktur.
Modulus elastisitas (E)
adalah satu dari sifat-sifat dasar
bahan.
Jika modulus elastisitas
mempunyai nilai yang tinggi maka
untuk menghasilkan suatu tegangan
tertentu hanya diperlukan deformasi
dalam jumlah sedikit sehingga dapat
menahan beban yang cukup besar.
Secara matematis modulus
elastisitas
adalah
perbandingan
antara tegangan dan regangan yang
dimiliki benda.
=
(3)
Dimana : E = Modulus elastisitas
133
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
(N/m2)
= Tegangan (N/m2)
= Regangan (m/m)
Modulus elastis adalah
ukuran kekakuan elastis bahan.
Apabila sebuah gaya menimbulkan
tegangan yang melebihi batas elastis
pada bahan dari sebuah bagian
struktur, maka penghilangan gaya
sedikit
demi
sedikit
akan
mengakibatkan
tegangan
dan
regangan terkait yang mengikuti
garis putus-putus menurun menjadi
tegangan sebesar nol, dan beberapa
regangan yang tidak dapat dipulihkan
akan timbul. Bagian struktur
tersebut kemudian dapat dinyatakan
sebagai tegangan secara plastis.
Pembebanan elastis dan pemindahan
beban elastis lebih lanjut dari sebuah
bahan yang telah diberi tegangan
secara inelastis (plastis) akan
mengikuti
garis
putus-putus.
Penelitian ini dilaksanakan
pada bulan Februari sampai Juni
2015.
Adapun rincian waktu
penelitian seperti tabel berikut ini :
C. METODOLOGI PENELITIAN
1. Waktu Dan Tempat
a. Waktu Penelitian
Tabel 1. Waktu Penelitian
No
Bulan
Jenis Kegiatan
1
Februari-Mei
Proposal Judul
2
Maret-Juni
Izin Penelitian di PKS Pagar Marbau
3
Mei-Juni
Izin Penggunaan Autoclave di USU
4
Mei-Juni
Izin Penggunaan alat universal tensile
test di UNIMED
untuk memotong seperti kapak dan
pisau, alat untuk merebus (sterilisasi)
yaitu
autoclave,
alat
untuk
menentukan massa biji kelapa sawit
yaitu timbangan digital, alat untuk
mengukur dimensi yaitu jangka
sorong, alat untuk mengukur nilai
kekuatan biji kelapa sawit yaitu
universal machine tensile test dan
alat untuk dokumentasi yaitu kamera.
2. Bahan Penelitian
a. Tandan buah segar kelapa sawit
varietas tenera.
b. Biji kelapa sawit varietas tenera
b. Tempat Penelitian
Tempat
pengambilan
sample akan dilakukan di PTPN II
PKS Pagar Marbau, proses sterilisasi
dilaksanakan di laboratorium hama
dan penyakit Universitas Sumatra
Utara (USU), serta uji kekuatan biji
kelapa
sawit
dilakukan
di
Laboratorium dan Workshop Tehnik
Mesin Universitas Negeri Medan.
A. Alat Dan Bahan
1. Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan
dalam penelitian ini meliputi alat
134
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sterilisasi secara fisik. Dalam proses
perebusan TBS dipanaskan dengan
uap pada temperature sekitar 130 s.d
140ºC selama 80 s.d 90 menit.
Autoclave merupakan alat yang
dapat digunakan dalam proses
sterilisasi.
Adapun langkah-langkah
yang diambil oleh penulis dalam
proses sterilisasi adalah :
a. Memasukankan
sample
uji
kedalam beaker gelas agar tidak
terjadi pencampuran.
b. Memasukan beaker gelas yang
telah berisi sample uji kedalam
heater ruang autoclave.
c. Menutup autoclave dengan rapat
dan kuat serta mengencangkan
baut pengaman agar tidak ada uap
yang keluar dari bibir autoclave.
d. Menghubungkan stop kontak
dengan sumber tenaga.
e. Kemudian menekan tombol power
pada autoclave.
f. Mengatur temperature (130 ºC)
dan waktu proses sterilisasi (60,
70, 80, 90, 100 menit).
g. Menekan tombol start pada
autoclave.
h. Menunggu hingga muncul tulisan
complete pada layar autoclave
yang menunjukan selesainya
proses perebusan (
)
B. Metode Penelitian
1. Tehnik Pengambilan Sample
Adapun langkah-langkah
dalam pengambilan sampel yang
dilakukan oleh penulis adalah :
a. Menentukan sample Tandan Buah
Segar yang akan diuji.
b. Melakukan pemisahan brondolan
dari tandannya.
c. Mengklasifikasikan
brondolan
tersebut
berdasarkan
ukuran
(besar, kecil dan sedang).
d. Menimbang sample uji untuk
masing-masing
ukuran
(besar,kecil dan sedang) sebanyak
1000 gr.
e. Menghitung jumlah
masingmasing sample uji yang telah
ditimbang.
f. Melakukan pemiliihan 10 buah
brondolan untuk masing-masing
ukuran (besar,kecil dan sedang)
secara acak. dari masing-masing
klasifikasi brondolan besar, kecil
dan sedang.
g. Melakukan penimbangan kembali
10 brondolan dari masing-masing
ukuran (besar,kecil dan sedang) .
h. Menghitung persentase sample uji
yang telah diambil.
i. Mencatat Hasil Pengambilan
Sample.
2. Metode Sterilisasi
Perebusan atau sterilisasi
tandan buah segar kelapa sawit
dilakukan dalam sterilizer yang
berupa bejana uap bertekanan.
Proses sterilisasi yang ada pada
proses pengolahan pabrik kelapa
sawit termasuk kedalam proses
3. Metode Analisis Uji Tekan
(Compression Test)
Kekuatan tekan biji kelapa
sawit adalah muatan atau beban
maksimum yang dapat dipikul oleh
biji kelapa sawit persatuan luas
135
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sampai benda uji itu hancur atau
rusak. Cara yang digunakan untuk
menguji kuat tekan biji kelapa sawit
adalah dengan menggunakan mesin
tekan. Dalam alat uji kuat tekan
yang ada di Universitas Negeri
Medan (UNIMED) ada tiga bentuk
penggolongan bentuk benda yang
akan diuji yakni balok, silinder, dan
pipa. Penelitian ini memilih bentuk
silinder sebagai bentuk benda yang
akan diuji, hal ini karena biji kelapa
sawit memiliki bentuk yang hampir
sama dengan silinder hanya saja
permukaan luas penampang atas dan
bawah yang tidak sama, sehingga
dalam hal ini penulis menggunakan
luas penampang yang terbesar. Hasil
pengujian kuat tekan, menunjukan
hubungan antara makin besar
pemberian gaya, maka akan semakin
besar pula gaya atau tekanan yang
diterima oleh benda uji. Nilai-nilai
kekuatan tekan yang dihasilkan oleh
sebuah mesin tekan merupakan
angka-angka nyata, jadi nilai-nilai
kekuatan tekan tersebut hanya
memberikan petunjuk mengenai
mutu dari biji kelapa sawit tersebut.
Hasil pengujian tekan adalah dalam
bentuk kurva digram tegangan dan
regangan. Adapun langkah-langkah
yang dilakukan oleh penulis adalah :
1. Meletakan sample uji pada mesin
tekan secara sentris.
2. Menginput data ketebalan (L) dan
panjang (D0) tersebut kedalam
sistem
komputerisasi
alat
pengujian tekan.
3. Menjalankan mesin tekan dengan
kecepatan 3 s.d 6 mm/detik.
4. Melakukan pembebanan sampai
biji kelapa sawit pecah.
5. Mencatat hasil pengujian tekan
biji kelapa sawit.
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Pendahuluan
Kekuatan tekan biji kelapa
sawit adalah muatan atau beban
maksimum yang dapat dipikul oleh
biji kelapa sawit persatuan luas
sampai benda uji itu hancur atau
rusak. Cara yang digunakan untuk
menguji kuat tekan biji kelapa sawit
adalah dengan menggunakan mesin
tekan. Nilai-nilai kekuatan tekan
yang dihasilkan oleh sebuah mesin
tekan merupakan angka-angka nyata,
jadi nilai-nilai kekuatan tekan
tersebut hanya memberikan petunjuk
mengenai mutu dari biji kelapa sawit
tersebut. Hasil pengujian kuat tekan
dapat dilihat berdasarkan kurva
tegangan dan regangan yang
menyatakan
hubungan
antara
tegangan dan regangan.
a. Kurva Tegangan Regangan Biji
Kelapa Sawit
Tegangan dan Regangan
adalah konsep yang penting dalam
peninjauan baik kekuatan maupun
kekakuan.
Keduanya merupakan
konsekuensi yang tidak dapat
dipisahkan dari bekerjannya suatu
beban terhadap suatu bahan struktur.
Tegangan dapat dianggap sebagai
sebuah energi yang menahan beban
dan
regangan
adalah
ukuran
deformasi yang terjadi sebagai akibat
136
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
dari tegangan. Gambar 6 dibawah
ini akan menunjukan kekuatan biji
30
Stress (Mpa)
25
kelapa sawit berdasarkan
tegangan dan regangan.
kurva
26,795
25,582
22,490
20
A1 (Buah
Besar)
15
A2 (Buah
Sedang)
10
5
0
-0,05
0
0,05
-5
Strain (mm/mm)
0,1
Gambar 6. Grafik Kuat Tekan Biji Kelapa Sawit
dalam yang timbul dari biji kelapa
sawit
tersebut
dan
berusaha
mengembalikan bentuk biji tersebut
kepanjang semula. Besarnya gaya
akan bertambah jika deformasi
bertambah dan pergerakan akan
berhenti jika deformasi yang cukup
telah terjadi untuk menimbulkan
gaya dalam yang cukup untuk
menahan gaya total yang bekerja,
sehingga tercapailah kesetimbangan
dengan elemen yang memikul beban
tersebut, tetapi hanya setelah benda
tersebut mengalami deformasi dalam
besaran tertentu.
Ketidakstabilan tegangan
(stress) pada gambar 6 tersebut
diduga dipengaruhi karena komposisi
unsur-unsur kimia yang terdapat
didalam biji kelapa sawit beraneka
ragam.
Hal ini didukung oleh
Michael, 2014 yang menyatakan
suatu material yang memiliki
Hasil Pengujian tekan
(compression test) pada material biji
kelapa sawit dengan lama perebusan
60 menit dari masing-masing variasi
ukuran biji dapat dilihat pada gambar
6 diatas.
Pengukuran tingkat
kekuatan
tertinggi
ditinjau
berdasarkan stress maksimum pada
gambar 6 diatas adalah pada buah
kecil yaitu 26,795 Mpa dengan
regangan
maksimum
(strain
maksimum) yaitu 0,0908 mm/mm,
sedangkan
pengukuran
tingkat
kekuatan terendah yaitu pada buah
besar dengan nilai stress maksimum
mencapai 22,490 Mpa dengan
regangan
maksimum
(strain
maksimum) yaitu 0,0296 mm/mm .
Deformasi yang terjadi pada
biji kelapa sawit tersebut karena
adanya gaya yang dibebankan pada
biji kelapa sawit tersebut sehingga
menyebabkan
bangkitnya
gaya
137
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
senyawa multi
komponen
di
dalamnya sehingga pada saat proses
cured terjadi maka struktur tidak
terdistribusi secara homogen. Ketika
senyawa
multi
komponen
(supramolekular) diberikan suatu
tegangan, maka distribusi stress tidak
begitu merata.
Menurut Chilld, 1994
dalam penelitian Ardila, 2008 bahwa
didalam cangkang kelapa sawit
terdapat sellulosa, pentosa dan lignin,
dan lain-lain.
Dalam cangkang
kelapa sawit lignin merupakan
kandungan yang memiliki persentase
tertinggi didalam cangkang kelapa
sawit, berikutnya baru pentosa dan
selulosa.
b. Analisa Pengaruh Perebusan
Terhadap Kekuatan Biji Kelapa
Sawit
Hasil pengamatan pada
gambar
grafik
tegangan
dan
regangan menunjukan bahwa nilai
ultimate stress untuk setiap masingmasing perebusan tidak jauh
berbeda. Range ultimate stress untuk
jenis buah besar, sedang dan kecil
adalah 22 s.d 28 Mpa. Ultimate
stress pada biji kelapa sawit tersebut
dipengaruhi oleh beberapa faktor
yaitu luas penampang bidang sentuh,
lamanya proses pengujian, ketebalan
cangkang, tingkat kematangan buah,
jenis varietas tanaman dan proses
perlakuan fisika seperti pemanasan.
Biji kelapa sawit yang
memiliki cangkang yang tipis apabila
mengalami proses pemanasan yang
pada kajian ini dilakukan proses
perebusan, maka inti (kernel) yang
terdapat dalam cangkang biji akan
lebih mudah menyusut sehingga
apabila diberikan beban atau gaya,
inti (kernel) yang mulanya dapat
membantu memberikan perlawanan
gaya terhadap gaya yang dibebankan
kepada maerial biji kelapa sawit
tidak banyak berperan untuk
membangkitkan gaya dalam dari biji
kelapa
sawit
tersebut,
untuk
mengembalikan bentuk biji kelapa
sawit kepanjang semula, sehingga
mengakibatkan biji yang mudah
pecah dibandingkan dengan biji yang
memiliki cangkang yang tebal. Hal
ini sesuai dengan pendapat Kusuma,
2003 yang menyatakan selama
perendaman dan perebusan selaput
yang terdapat antara daging biji dan
tempurung menjadi lunak, sehingga
daging biji yang semula menempel
kuat menjadi mudah dilepaskan
sewaktu biji kemiri tersebut dipecah.
138
Load (kgF)
dan
Stress (Mpa)
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun
n 201
2015
Sekolah Tinggi Ilmu
u Perke
Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
250
200
150
100
50
0
60
70
80
90
100
Stress Buah
Besar
22,49 22,73 25,67 26,29 25,71
Stress Buah
Sedang
25,58 25,72 22,91
Stress Buah
Kecil
26,8
24,8
24,4
22,33
28,45 28,16 22,64
Load Buah Besar 187,6 205,91 201,33 215,06 196,76
196,7
Gambar 7.. Hubungan Gaya (Kgf) dan Stress (Mpa)
7
diatas
Gambar
menunjukan bahwaa gaya terendah
yang dapat diterimaa oleh biji kelapa
sawit hingga biji
ji kelapa sawit
tersebut pecah anta
tara 183,03 Kgf
pada jenis buah sedang
s
dengan
waktu perebusan 100
00 menit dan gaya
tertinggi yang dapat
at diterima oleh
biji kelapa sawitt tersebut pada
kondisi perebusan 770 menit, untuk
ukuran jenis buah ke
kecil yaitu 219,63
Kgf.
Jika diliha
ihat berdasarkan
ultimate stress jen
enis buah besar
dengan waktu perebu
ebusan 100 menit
dengan gaya hanya
ya 192,18 Kgf
memiliki ultimate stress
str
yang lebih
tinggi
yaitu
25,71
Mpa,
dibandingkan dengan
an perebusan 70
menit untuk ukurann jenis
j
buah kecil
yang mampu meenerima beban
219,63 Kgf. Nilai
ai ultimate stress
pada buah kecill dengan waktu
perebusan 70 menitt aadalah 24,8 Mpa.
Gambar
7
tersebut
membuktikan bahw
hwa luas area
bidang sentuh mem
emiliki pengaruh
terhadap nilai ultim
imate stress yang
dihasilkan. Semakin
in besar luas area
bidang sentuh maka
ka semakin kecil
nilai ultimate stress yang dihasilkan
dan semakin kecil luas
lu area bidang
sentuh maka nilaii ultimate stress
yang dihasilkan juga
ga akan semakin
besar.
Gambar 7 dibawah ini
akan menjelaskan hubungan
h
antara
ultimate stress denga
gan titik elastisitas
(E) untuk masing--masing variasi
lama waktu perebusan
san.
139
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
30
E Buah Besar
Stress (Mpa)
dan Titik Elastis (E)
25
20
E Buah Sedang
15
E Buah Kecil
10
5
Stress Buah
Besar (Mpa)
0
69
70
80
90 100
Stress Buah
Sedang (Mpa)
Waktu (menit)
Gambar 7. Hubungan Stress Mpa dan Titik Elastisitas (E)
variasi ukuran buah (besar,sedang
dan kecil) tidak jauh berbeda,
sehingga
menimbulkan
nilai
kekuatan dan titik elastisitas yang
tidak jauh berbeda pula.
Titik
elastisitas
menunjukan sifat dari suatu material.
Suatu material yang mempunyai nilai
modulus elastisitas tinggi akan
berdeformasi lebih kecil terhadap
beban daripada material dengan nilai
E yang lebih rendah. Gambar 34
diatas menunjukan bahwa biji kelapa
sawit mempunyai sifat material yang
kaku, hal ini karena biji kelapa sawit
tersebut
mampu
mengalami
perenggangan dengan beban yang
tinggi, namun tanpa diikuti oleh
renggangan yang besar. Hal ini
sesuai dengan definisi kekakuan
(stiffness) yaitu sifat bahan yang
mampu renggang pada tegangan
tinggi tanpa diikuti regangan yang
besar.
Gambar 7 diatas menunjukan
bahwa hubungan antara ultimate
stress dengan titik elastistas adalah
semakin tinggi nilai elastisitas maka
ultimate stress yang dihasilkan juga
akan semakin tinggi. Dari gambar
diatas menunjukan bahwa titik
elastisitas untuk masing-masing jenis
ukuran buah (besar, sedang dan
kecil) tidak memiliki perbedaan yang
signifikan walaupun dengan lama
perebusan yang bervariasi. Hasil
pengamatan tersebut menunjukan
bahwa tidak adanya pengaruh lama
perebusan dengan tekanan kerja 1,5
Bar dan temperature 130ºC terhadap
nilai kekuatan biji kelapa sawit
tersebut.
Gambar
7
diatas
membuktikan bahwa buah yang
besar belum tentu memiliki kekuatan
yang besar begitu juga sebaliknya
buah yang kecil belum tentu
memiliki kekuatan yang kecil. Hal
ini karena ukuran dimensi biji untuk
140
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sawit varietas tenera yang terdapat di
PTPN II PKS Pagar Marbau
memiliki ukuran dimensi yang tidak
jauh berbeda 17 s.d 20 mm..
Berdasarkan
hasil
pengujian kekuatan biji kelapa sawit
untuk masing-masing variasi waktu
perebusan dapat disimpulkan bahwa
lama waktu proses perebusan
(sterilisasi) dalam skala laboratorium
dengan menggunakan autoclave yang
bekerja pada temperature 130ºC dan
tekanan kerja 1,5 Bar tidak
memberikan
pengaruh
yang
signifikan terhadap tingkat kekuatan
biji kelapa sawit.
Nilai kuat tekan biji kelapa
sawit untuk setiap variasi perebusan
adalah sebagai berikut :
1. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 60 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 26,795 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 22,490 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 24,96 Mpa
2. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 70 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 25,723 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 22,730 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 24,42 Mpa
3. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 80 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 28,446 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Nilai
elastisitas
dan
kekuatan suatu material dipengaruhi
kandungan unsur-unsur kimia yang
beraneka ragam dan memiliki
persentase yang berbeda-beda pula.
Pada biji kelapa sawit menurut child
1994, biji kelapa sawit tersebut
terdiri atas lignin, pentosa, sellulosa
dan lain-lain.
Lignin memiliki
persentase tertinggi didalam biji
kelapa yaitu 29,4 %.
Lignin
struktur
kimiawinya bercabang-cabang dan
berbentuk polimer tiga dimensi.
Molekul dasar lignin adalah Fenil
Propan. Molekul lignin memiliki
derajat polimerisasi tinggi. Karena
ukuran dan strukturnya yang tiga
dimensi bisa memungkinkan lignin
berfungsi sebagai semen atau lem
bagi kayu yang dapat mengikat serat
dan memberikan kekerasan struktur
serat.
E. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Uji kekuatan biji kelapa
sawit varietas tenera dari PTPN II
PKS Pagar Marbau
dengan
menggunakan alat universal tensile
machine test.
Uji kekuatan biji
kelapa sawit
diawali
dengan
melakukan
proses
perebusan
(sterilisasi) dalam skala laboratorium
dengan menggunakan autoclave.
Proses pengujian kekuatan biji
kelapa sawit dilakukan sebanyak 3
kali pengujian untuk masing-masing
variasi lama waktu perebusan, hal ini
karena ukuran dimensi biji kelapa
141
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Terendah : 22,910 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 25,68 Mpa
4. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 90 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 28,155 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 24,397 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 26,28 Mpa
5. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 100 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 25,707 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 22,334 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 23,56 Mpa.
Nilai Regangan (Strain)
biji kelapa sawit untuk setiap variasi
perebusan adalah sebagai berikut :
1. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 60 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0908
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0296
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0688
2. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 70 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi :0,0879
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0419
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0612
3. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 80 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0720
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0576
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0627
4. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 90 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0825
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0793
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0811
5. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 100 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0742
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0244
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0545
2. Saran
Proses
perebusan
(sterilisasi) pada penelitian ini
dilakukan dalam skla laboratorium
dengan menggunakan autoclave yang
bekerja pada tekanan 1,5 Bar dan
temperature 130º C ternyata tidak
mempunyai pengaruh yang nyata
terhadap tingkat kekuatan biji kelapa
sawit, namun untuk peneliti lanjutan
dapat melihat dari aspek yang
berbeda seperti terhadap kehilangan
minyak terhadap air kondensate,
142
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
tingkat kehilangan kadar air dan
dapat pula melakukan pengujian dari
sisi variasi tekanan dan temperature
kerja terhadap nilai kekuatan dari biji
kelapa sawit.
Air Kondensat dengan
Perebusan Sistem Tiga
Puncak di PTPN III Kebun
Rambutan Tebing Tinggi.
Karya Ilmiah Mahasiswa
Universitas
Sumatera
Utara Medan hal 33
DAFTAR PUSTAKA
Hartanto, H. 2011. Sukses Besar
Budidaya Kelapa Sawit.
Citra Media. Yogyakarta
Ardilla, D. 2004. Studi Interkalasi
Ca2+/Fe3+ Pada Cangkang
Sawit Sebagai Bahan
Pengisi Penguat Komposit
Semen.
Tesis Program
Pasca Sarjana Universitas
Sumatera Utara Medan hal
22
Hayati, S. 2009. Pengaruh Waktu
Fermentasi
Terhadap
Kualitas Tempe dari Biji
Nangka
(Artocarpus
Heterophyllus)
Dan
Penentuan Kadar Zat
Gizinya.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Matematika dan Ilmu
Pengetahuan
Alam
Universitas
Sumatera
Medan hal 60
Ikhsan, M.
2013.
Hubungan
Tingkat Kekerasan dan
Waktu Pemecahan Daging
Buah Kakao.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Universitas
Hasanuddin
Makasar hal 33
Damayanthi, L. 2008. Uji Lama
Perebusan
dan
Lama
Pengadukan
Terhadap
Kualitas Kedelai (Glycine
Max (L) Merril) yang
Dihasilkan
dari
Alat
Pengupas
Kulit
Ari
Kedelai.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Pertanian
Universitas
Sumatera Utara Medan hal
31
Dishongh, Burl E. 2004. Pokokpokok teknologi sturktur
untuk Konstruksi dan
Arsitektur.
Erlangga.
Jakarta
Kusuma, R.
2003.
Pengaruh
Perlakuan
Pendahuluan
Terhadap Keutuhan Biji
dan Rendemen Minyak
Kemiri
(Aleurites
moluccana, Wild). Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Harisandi, H.
2008.
Pengaruh
Waktu, Temperature dan
Tekanan
Terhadap
Kehilangan Minyak Pada
143
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Kehutanan
Instititut
Pertanian Bogor hal 36
Popov, E P. Dkk. 1986. Mekanika
Tehnik.
Edisi Kedua.
Erlangga. Jakarta
Lubis, A. U Arifin Dj, Sriwahyuni.
I.R.
Harahap.
1989.
Budidaya Kelapa Sawit.
PTP VI-VII.
Pusat
Penelitian
Pematang
Siantar
Serwinda.
Macdonald, A. J. 2002. Struktur
dan Arsitektur.
Edisi
Kedua. Erlangga. Jakarta
Michael.
Dkk. 2013. Pengaruh
Penambahan
Cangkang
Sawit Terhadap Kuat
Beton f’c 25 Mpa.
Mahasiswa
Fakultas
Tehnik Pasir Pengaraian
hal 2
Setyamidjaja, D. 2006. Tehnik
Budidaya,
Panen,
Pengolahan. Kanisius
2014.
Pengaruh
Komposisi
Selulosa
Sebagai Bahan Pengisi
Pada Komposit Poliester
Tidak Jenuh.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Tehnik
Universitas
Sumatra Utara Medan hal
53
Soraya, A. 2011. Analisa Lignin
Terhadap Tandan Kosong
Sawit Di Pusat Penelitian
Kelapa Sawit (PPKS)
Medan.
Karya Ilmiah
Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas
Sumatera
Utara Medan hal 19
Naibaho, P.M. 1996. Teknologi
Pengolahan Kelapa sawit.
Pusat Penelitian Kelapa
Sawit Medan
Tim Bina Karya Tani.
2009.
Pedoman
Bertanam
Kelapa Sawit.
Yrama
Widya. Bandung
Yoshida, S. 1972. Physiological
Aspect of Grain Yield.
Ann. Rev. Plantphysiol
Zainuri, A. M. 2008. Kekuatan
Bahan
(Strength
of
Material).
Andi.
Yogyakarta
Oxtoby, Gills, Nachtrieb.
2003.
Prinsip-prinsip
Kimia
Modern. Edisi Keempat.
Erlangga. Jakarta
144
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
PENGARUH LAMA WAKTU PEREBUSAN TERHADAP SIFAT KUAT
TEKAN DAN REGANGAN BIJI KELAPA SAWIT VARIETAS TENERA
DI PTPN II PKS PAGAR MARBAU
Mahyunis, ST, MT1, Arnold PG Lbn Gaol2, Hermanto3
1,2,3
Teknik Pengolahan Hasil Perkebunan
Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian Agrobisnis Perkebunan Medan
Jl. Willem Iskandar, Kotak Pos 20000, Medan 20226
Telp. +6261 6637060, Fax. +6261 6626861
Permasalahan pada proses pengolahan biji sampai saat ini adalah pada proses pemecahan biji di
Ripple mill yang kurang efektif. Hal ini karena proses perebusan yang tidak sempurna
mempengaruhi effisiensi di ripple mill, sehingga perlu diketahui pengaruh perebusan terhadap
nilai kekuatan dari biji kelapa sawit agar effisiensi pemecahan biji pada ripple mill dapat tercapai.
Metode dalam penelitian adalah metode sterilisasi dalam skala laboratorium dengan menggunakan
alat autoclave dengan variasi waktu perebusan 60 s.d 100 menit, serta dengan mengunakan metode
uji tekan (compression test). Hasil penelitian ini menunjukan bahwa lama waktu proses perebusan
(sterilisasi) dalam skala laboratorium dengan menggunakan autoclave yang bekerja pada
temperature 130ºC dan tekanan kerja 1,5 Bar tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap
sifat kuat tekan biji kelapa sawit.
Kata Kunci : Biji kelapa sawit, Sterilisasi, temperatur dan uji tekan
kelapa sawit yang telah mengalami
proses perebusan.
Pada semua
konstruksi teknik setiap bagianbagian dari setiap material harus
diukur dengan tepat agar dapat
menahan gaya-gaya yang akan
dibebankan material tersebut.
Subyek mekanika bahan
(mechanics of materials) atau
kekuatan
bahan
(strength
of
materials) menyangkut metodametoda analitis yang menerangkan
kekuatan
(strength),
kekakuan
(stiffness) ) dan kestabilan (stability).
Kajian penulisan ini mengkaji
tentang pengaruh lama perebusan
(sterilisasi)
terhadap
kekuatan
material biji kelapa sawit varietas
tenera.
Metode perlakuan pada
kajian ini meliputi tahapan proses
perebusan (sterilisasi)
dengan
menggunakan autoclave dan proses
pengujian kekuatan biji kelapa sawit
A. PENDAHULUAN
Tanaman kelapa sawit
menghasilkan
tandan
yang
mengandung minyak 25% dan inti
sawit 7%. Tandan tersebut harus
mendapat perlakuan fisika dan
mekanik dan kimia dalam pabrik
sehingga diperoleh minyak (CPO)
dan inti (Kernel). Pengembangan
tanaman kelapa sawit selalu disertai
dengan pembangunan pabrik kelapa
sawit.
Permasalahan pada proses
pengolahan biji di Pabrik Kelapa
Sawit hingga saat ini adalah pada
proses pemecahan biji di Ripple mill
yang kurang efektif.
Hal ini
disebabkan karena proses perebusan
pada stasiun sterilisasi yang tidak
sempurna sehingga menurunnya
efisiensi proses pemecahan biji di
Ripple mill. Disamping itu tidak
diketahuinya nilai kekuatan dari biji
128
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
dengan menggunakan alat universal
tensile machine test.
(normal stress) pada sebuah titik
yang akan dilambangkan dengan
huruf yunani (sigma). Bila batang
dianggap tidak mempunyai berat,
dua gaya P yang sama dan
berlawanan arah diperlukan masingmasing pada tiap ujung batang untuk
menjaga keseimbangan. Tegangan
normal ini didistribusikan dengan
merata pada luas penampang A.
Pada umumnya, gaya P adalah
resultante sejumlah gaya pada satu
sisi atau sisi yang satunya lagi dari
suatu potongan.
Kekuatan bahan dapat
diukur dengan tegangan maksimum
yang dapat ditahannya. Kekuatan ini
disebut juga tegangan runtuh (gagal).
Kekuatan
dari
suatu
elemen
strukturdari gaya dalam maksimum
yang dapat ditahannya.
Hal ini
tergantung pada kekuatan dari bahan
penyusunnya dan ukuran serta
bentuk penampangnnya. Kekuatan
puncak dari elemen dicapai ketika
tingkat tegangan melebihi tegangan
runtuh dari bahan.
Beberapa jenis tegangan
yang berbeda dapat terjadi dalam
suatu elemen struktur, tergantung
pada arah beban yang bekerja dalam
kaitannya dengan ukuran utamanya.
Jika suatu beban segaris dengan
sumbu utama suatu elemen, maka
beban itu menyebabkan gaya dalam
aksial dan menyebabkan tegangan
dalam aksial (lihat gambar 1). Suatu
beban dikatakan mempunyai jenis
lentur jika arahnya tegak lurus
terhadap sumbu utama elemen (lihat
B. TINJAUAN PUSTAKA
1. Tegangan
(Stress)
dan
Regangan (Strain)
Tegangan dan Regangan
adalah konsep yang penting dalam
peninjauan baik kekuatan maupun
kekakuan.
Keduanya merupakan
konsekuensi yang tidak dapat
dipisahkan dari bekerjannya suatu
beban terhadap suatu bahan struktur.
Tegangan dapat dianggap sebagai
sebuah energi yang menahan beban
dan
regangan
adalah
ukuran
deformasi yang terjadi sebagai akibat
dari tegangan.
Dalam
suatu
elemen
struktur, tegangan adalah gaya dalam
dibagi dengan luas penampang
dimana gaya itu bekerja.
Oleh
karena itu, tegangan adalah gaya
dalam per satuan luas penampang,
sebaliknya gaya dalam dapat
dianggap sebagai efek bertumpuk
dari tegangan. Gaya dalam yang
bekerja pada luas yang kecil tak
berhingga sebuah potongan, akan
terdiri
dari
bermacam-macam
besaran dan arah.
Pada
umumnya,
intensitas gaya yang bekerja pada
luas yang kecil tak berhingga suatu
potongan berubah-rubah dari satu
titik ketitik lain, umumnya intensitas
ini berarah miring pada bidang
potongan.
Intensitas gaya yang
tegaklurus atau normal terhadap
irisan disebut tegangan normal
129
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun
n 201
2015
Sekolah Tinggi Ilmu
u Perke
Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
gambar 2). Bebann lentur ini akan
menghasilkan gaya
ya dalam yang
berupa momen lentur
tur dan gaya geser
yang
menghasilka
kan
kombinasi
tegangan lentur dann tegangan geser
yang bekerja pada
da suatu bidang
penampang dari elem
men tersebut.
Gambar 1. Beban akan sama dengan sumbu aksis elem
emen struktur, hal
ini tegangan aksial.
Gambar 2. Beba
ban lentur terjadi ketika garis kerja gaya tegak
gak lurus terhadap
sum
mbu aksis elemen. Hal ini menyebabkan timbulnya
tim
momen
lent
ntur dan tegangan geser pada penampang melin
lintang bidang.
Perubahann dimensi yang
terjadi pada suatu sp
spesiment bahan
sebagai akibat bek
ekerjanya beban
ditunjukan dalam besaran
be
regangan
(strain). Regangan ini
i didefinisikan
sebagai perubahan dari
da suatu dimensi
dibagi dengan nilaii aasalnya. Prilaku
regangan sangat terg
ergantung dengan
pada jenis tegangan ddimana regangan
itu terjadi. Tegang
ngan aksial akan
menghasilkan regang
ngan aksial yang
terjadi dalam arahh sejajar dengan
arah utama dari elem
emen. Regangan
aksial ini didefinisiik
iikan sebagai rasio
dari perubahan panja
jang yang terjadi,
terhadap panjang elem
lemen semula.
Tegangann dan regangan
adalah besaran pril
rilaku mekanikan
bahan untuk respo
ponnya terhadap
beban. Untuk suatu
tu beban tertentu,
besarnya tegangan ddan regangan itu
tergantung pada ukuran
u
elemen
struktur dan karena
na itu keduanya
merupakan paramete
eter yang paling
penting dalam mene
enentukan ukuran
elemen. Ukuran pe
penampang harus
130
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun
n 201
2015
Sekolah Tinggi Ilmu
u Perke
Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sedemikian sehingga
ga tegangan yang
timbul dari gaya-gay
gaya dalam yang
disebabkan bebann lebih kecil
daripada tegangann runtuh atau
tegangan leleh dari
ri material dalam
suatu batasan yang cu
cukup. Kekakuan
dianggap cukup jika
ka lendutan suatu
struktur secara kes
eseluruhan tidak
terlalu besar.
Gaya yang diperlukan
di
agar
terjadi pecah disebut
ut beban ultimat
(ultimate load). Dengan
De
membagi
beban ultimat ini
ni dengan luas
penampang contohh semula, kita
memperoleh
keku
kuatan
ultimat
(ultimate strength) atau tegangan
ultimat (ultimate str
stress) dari suatu
bahan. Untuk design
ign bagian-bagian
struktur tingkat tegangan
teg
disebut
tegangan ijin (allowa
wable stress) dan
dibuat benar-benarr lebih rendah
daripada kekuatann ultimat yang
diperoleh
dari
yang
disebut
pengujian “statis”..
Bahan tidak
seluruhnya serba sama,
s
beberapa
bahan direnggangkan
kan sebesar yang
tidak diperbolehkann sebelum benarbenar pecah, hinggaa untuk menahan
deformasi-deformasi
si ini, tegangan
haruslah dijaga rend
ndah. Sementara
beberapa bahan bena
nar-benar berkarat
sedang beberapa baha
ahan lagi mengalir
secara plastis di bawah
b
tindihan
sebuah beban, suatuu gejala yang kita
sebut rangkak (creepp). Dengan suatu
jarak waktu terte
rtentu, hal ini
mengakibatkan defo
formasi-deformasi
yang besar.
Keekuatan ultimat
tergantung kepadaa beberapa kali
gaya digunakan selama bahan
bekerja pada tingk
gkat ketegangan
tertentu.
Titik-titik
tik eksperimental
menunjukan jumlah
lah siklus yang
dibutuhkan
untukk
memecahkan
contoh pada suatu tegangan
te
tertentu
dibawah
beban
an
terpakai.
egangan (Stress)
2. Perhitungan Teg
dan Regang
ngan (Strain)
a. Perhitungan Tega
gangan Aksial
Tegangann aksial dalam
suatu elemen umumn
mnya terdistribusi
merata disepanjang
ng penampang
(gambar 4). Tegang
ngan aksial dapat
berupa tarik atau teka
ekan. Jika ukuran
penampang
tidak
ak
bervariasi
disepanjang elemen,
n, maka besarnya
tegangan aksial dapat
at dikatakan sama
diseluruh lokasi.
131
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Gambar 4. Tegangan tarik pada penampang melintang akibat tegangan
aksial. Intensitas tegangan ini biasanya dianggap konstan
pada seluruh penampang.
ujung batang untuk menjaga
keseimbangan. Tegangan normal ini
didistribusikan dengan merata pada
luas penampang A. Pada umumnya,
gaya P adalah resultante sejumlah
gaya pada satu sisi atau sisi yang
satunya lagi dari suatu potongan.
Secara matematis dapat didefinisikan
sebagai berikut :
Dalam mekanika bahan kita perlu
menentukan intensitas dari gayagaya ini dalam berbagai bagian dari
potongan,
sebagai
perlawanan
terhadap
deformasi
sedang
kemampuan bahan untuk menahan
gaya tersebut tergantung pada
intensitas ini.
Pada umumnya,
intensitas gaya yang bekerja pada
luas yang kecil takberhingga suatu
potongan berubah-rubah dari satu
titik ketitik lain, umumnya intensitas
ini berarah miring pada bidang
potongan. Intensitas gaya yang tegak
lurus atau normal terhadap irisan
disebut tegangan normal (normal
stress) pada sebuah titik yang akan
dilambangkan dengan huruf yunani
(sigma) atau ada pula yang
melambangkan
suatu
tegangan
dengan f. Bila batang dianggap tidak
mempunyai berat, dua gaya P yang
sama dan
berlawanan arah
diperlukan masing-masing pada tiap
σ=
(1)
Dimana : P = gaya (N)
A = luas penampang (m2)
= Tegangan (N/m2)
b. Perhitungan Regangan (strain)
Untuk
memahami
penyebab timbulnya regangan, perlu
dipahami bagaimana bahan struktur
bereaksi
jika
beban
bekerja
terhadapnya. Prilaku bahan tersebut
sama dengan suatu pegas (gambar 6).
Gambar 5. Deformasi akibat penerapan beban. Prilaku bahan balok
sama dengan prilaku pegas
Jika suatu keadaan tanpa beban
berada dalam keadaan diam, benda
itu mempunyai panjang tertentu dan
menempati suatu volume terterntu.
132
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Jika suatu beban tekan kerja bekerja
seperti gambar 6, mulanya tidak ada
sesuatu yang dapat menahannya,
bahan
disekitar
benda
itu
berdeformasi karena gaya tersebut
dan ujung dari elemen tersebut
bergerak saling mendekati.
Ini
menyebabkan
bangkitnya
gaya
dalam yang timbul dalam material
yang menahan beban dan berusaha
mengembalikan elemen tersebut
kepanjangnya semula.
Besarnya
gaya yang menahan bertambah
begitu deformasi bertambah dan
pergerakan berhenti jika deformasi
yang cukup telah terjadi untuk
menimbulkan gaya dalam yang
cukup untuk menahan gaya total
yang bekerja. Sehingga tercapailah
kesetimbangan dengan elemen yang
memikul beban tersebut, tetapi hanya
setelah benda tersebut mengalami
deformasi dalam besaran tertentu.
Regangan (strain) adalah
perpanjangan persatuan panjang dan
merupakan besaran yang tidak
berdimensi, akan tetapi lebih baik
kita memberinya memiliki dimensi
meter per meter atau m/m. Kadangkadang regangan diberikan dalam
bentuk prosen. Besaran regangan
sangat kecil, kecuali untuk beberapa
bahan kecuali karet. Bila regangan
tersebut diketahui, maka deformasi
total dari pembebanan aksial adalah
L. Hubungan ini berlaku untuk
setiap panjang ukur sampai beberapa
deformasi lokal mengambil bagian
pada skala yang cukup besar.
Dalam matematis definisi
regangan dapat diartikan sebagai
berikut:
ε=
∆
(2)
Dimana
= epsilon (m/m)
= Perpanjangan total (m)
L = Panjang ukuran awal
(m)
Hal yang penting disini
adalah bahwa tahanan hanya dapat
timbul jika deformasi bahan juga
terjadi, oleh karena itu suatu struktur
dapat dianggap sebagai suatu
material yang berubah dan bergerak
jika suatu beban bekerja padanya
atau jika beban yang bekerja itu
berubah. Keperluan untuk menahan
gerakan tersebut dari gerakan yang
berlebihan adalah suatu hal yang
perlu ditinjau yang mempengaruhi
perancangan struktur.
Modulus elastisitas (E)
adalah satu dari sifat-sifat dasar
bahan.
Jika modulus elastisitas
mempunyai nilai yang tinggi maka
untuk menghasilkan suatu tegangan
tertentu hanya diperlukan deformasi
dalam jumlah sedikit sehingga dapat
menahan beban yang cukup besar.
Secara matematis modulus
elastisitas
adalah
perbandingan
antara tegangan dan regangan yang
dimiliki benda.
=
(3)
Dimana : E = Modulus elastisitas
133
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
(N/m2)
= Tegangan (N/m2)
= Regangan (m/m)
Modulus elastis adalah
ukuran kekakuan elastis bahan.
Apabila sebuah gaya menimbulkan
tegangan yang melebihi batas elastis
pada bahan dari sebuah bagian
struktur, maka penghilangan gaya
sedikit
demi
sedikit
akan
mengakibatkan
tegangan
dan
regangan terkait yang mengikuti
garis putus-putus menurun menjadi
tegangan sebesar nol, dan beberapa
regangan yang tidak dapat dipulihkan
akan timbul. Bagian struktur
tersebut kemudian dapat dinyatakan
sebagai tegangan secara plastis.
Pembebanan elastis dan pemindahan
beban elastis lebih lanjut dari sebuah
bahan yang telah diberi tegangan
secara inelastis (plastis) akan
mengikuti
garis
putus-putus.
Penelitian ini dilaksanakan
pada bulan Februari sampai Juni
2015.
Adapun rincian waktu
penelitian seperti tabel berikut ini :
C. METODOLOGI PENELITIAN
1. Waktu Dan Tempat
a. Waktu Penelitian
Tabel 1. Waktu Penelitian
No
Bulan
Jenis Kegiatan
1
Februari-Mei
Proposal Judul
2
Maret-Juni
Izin Penelitian di PKS Pagar Marbau
3
Mei-Juni
Izin Penggunaan Autoclave di USU
4
Mei-Juni
Izin Penggunaan alat universal tensile
test di UNIMED
untuk memotong seperti kapak dan
pisau, alat untuk merebus (sterilisasi)
yaitu
autoclave,
alat
untuk
menentukan massa biji kelapa sawit
yaitu timbangan digital, alat untuk
mengukur dimensi yaitu jangka
sorong, alat untuk mengukur nilai
kekuatan biji kelapa sawit yaitu
universal machine tensile test dan
alat untuk dokumentasi yaitu kamera.
2. Bahan Penelitian
a. Tandan buah segar kelapa sawit
varietas tenera.
b. Biji kelapa sawit varietas tenera
b. Tempat Penelitian
Tempat
pengambilan
sample akan dilakukan di PTPN II
PKS Pagar Marbau, proses sterilisasi
dilaksanakan di laboratorium hama
dan penyakit Universitas Sumatra
Utara (USU), serta uji kekuatan biji
kelapa
sawit
dilakukan
di
Laboratorium dan Workshop Tehnik
Mesin Universitas Negeri Medan.
A. Alat Dan Bahan
1. Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan
dalam penelitian ini meliputi alat
134
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sterilisasi secara fisik. Dalam proses
perebusan TBS dipanaskan dengan
uap pada temperature sekitar 130 s.d
140ºC selama 80 s.d 90 menit.
Autoclave merupakan alat yang
dapat digunakan dalam proses
sterilisasi.
Adapun langkah-langkah
yang diambil oleh penulis dalam
proses sterilisasi adalah :
a. Memasukankan
sample
uji
kedalam beaker gelas agar tidak
terjadi pencampuran.
b. Memasukan beaker gelas yang
telah berisi sample uji kedalam
heater ruang autoclave.
c. Menutup autoclave dengan rapat
dan kuat serta mengencangkan
baut pengaman agar tidak ada uap
yang keluar dari bibir autoclave.
d. Menghubungkan stop kontak
dengan sumber tenaga.
e. Kemudian menekan tombol power
pada autoclave.
f. Mengatur temperature (130 ºC)
dan waktu proses sterilisasi (60,
70, 80, 90, 100 menit).
g. Menekan tombol start pada
autoclave.
h. Menunggu hingga muncul tulisan
complete pada layar autoclave
yang menunjukan selesainya
proses perebusan (
)
B. Metode Penelitian
1. Tehnik Pengambilan Sample
Adapun langkah-langkah
dalam pengambilan sampel yang
dilakukan oleh penulis adalah :
a. Menentukan sample Tandan Buah
Segar yang akan diuji.
b. Melakukan pemisahan brondolan
dari tandannya.
c. Mengklasifikasikan
brondolan
tersebut
berdasarkan
ukuran
(besar, kecil dan sedang).
d. Menimbang sample uji untuk
masing-masing
ukuran
(besar,kecil dan sedang) sebanyak
1000 gr.
e. Menghitung jumlah
masingmasing sample uji yang telah
ditimbang.
f. Melakukan pemiliihan 10 buah
brondolan untuk masing-masing
ukuran (besar,kecil dan sedang)
secara acak. dari masing-masing
klasifikasi brondolan besar, kecil
dan sedang.
g. Melakukan penimbangan kembali
10 brondolan dari masing-masing
ukuran (besar,kecil dan sedang) .
h. Menghitung persentase sample uji
yang telah diambil.
i. Mencatat Hasil Pengambilan
Sample.
2. Metode Sterilisasi
Perebusan atau sterilisasi
tandan buah segar kelapa sawit
dilakukan dalam sterilizer yang
berupa bejana uap bertekanan.
Proses sterilisasi yang ada pada
proses pengolahan pabrik kelapa
sawit termasuk kedalam proses
3. Metode Analisis Uji Tekan
(Compression Test)
Kekuatan tekan biji kelapa
sawit adalah muatan atau beban
maksimum yang dapat dipikul oleh
biji kelapa sawit persatuan luas
135
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sampai benda uji itu hancur atau
rusak. Cara yang digunakan untuk
menguji kuat tekan biji kelapa sawit
adalah dengan menggunakan mesin
tekan. Dalam alat uji kuat tekan
yang ada di Universitas Negeri
Medan (UNIMED) ada tiga bentuk
penggolongan bentuk benda yang
akan diuji yakni balok, silinder, dan
pipa. Penelitian ini memilih bentuk
silinder sebagai bentuk benda yang
akan diuji, hal ini karena biji kelapa
sawit memiliki bentuk yang hampir
sama dengan silinder hanya saja
permukaan luas penampang atas dan
bawah yang tidak sama, sehingga
dalam hal ini penulis menggunakan
luas penampang yang terbesar. Hasil
pengujian kuat tekan, menunjukan
hubungan antara makin besar
pemberian gaya, maka akan semakin
besar pula gaya atau tekanan yang
diterima oleh benda uji. Nilai-nilai
kekuatan tekan yang dihasilkan oleh
sebuah mesin tekan merupakan
angka-angka nyata, jadi nilai-nilai
kekuatan tekan tersebut hanya
memberikan petunjuk mengenai
mutu dari biji kelapa sawit tersebut.
Hasil pengujian tekan adalah dalam
bentuk kurva digram tegangan dan
regangan. Adapun langkah-langkah
yang dilakukan oleh penulis adalah :
1. Meletakan sample uji pada mesin
tekan secara sentris.
2. Menginput data ketebalan (L) dan
panjang (D0) tersebut kedalam
sistem
komputerisasi
alat
pengujian tekan.
3. Menjalankan mesin tekan dengan
kecepatan 3 s.d 6 mm/detik.
4. Melakukan pembebanan sampai
biji kelapa sawit pecah.
5. Mencatat hasil pengujian tekan
biji kelapa sawit.
D. HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Pendahuluan
Kekuatan tekan biji kelapa
sawit adalah muatan atau beban
maksimum yang dapat dipikul oleh
biji kelapa sawit persatuan luas
sampai benda uji itu hancur atau
rusak. Cara yang digunakan untuk
menguji kuat tekan biji kelapa sawit
adalah dengan menggunakan mesin
tekan. Nilai-nilai kekuatan tekan
yang dihasilkan oleh sebuah mesin
tekan merupakan angka-angka nyata,
jadi nilai-nilai kekuatan tekan
tersebut hanya memberikan petunjuk
mengenai mutu dari biji kelapa sawit
tersebut. Hasil pengujian kuat tekan
dapat dilihat berdasarkan kurva
tegangan dan regangan yang
menyatakan
hubungan
antara
tegangan dan regangan.
a. Kurva Tegangan Regangan Biji
Kelapa Sawit
Tegangan dan Regangan
adalah konsep yang penting dalam
peninjauan baik kekuatan maupun
kekakuan.
Keduanya merupakan
konsekuensi yang tidak dapat
dipisahkan dari bekerjannya suatu
beban terhadap suatu bahan struktur.
Tegangan dapat dianggap sebagai
sebuah energi yang menahan beban
dan
regangan
adalah
ukuran
deformasi yang terjadi sebagai akibat
136
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
dari tegangan. Gambar 6 dibawah
ini akan menunjukan kekuatan biji
30
Stress (Mpa)
25
kelapa sawit berdasarkan
tegangan dan regangan.
kurva
26,795
25,582
22,490
20
A1 (Buah
Besar)
15
A2 (Buah
Sedang)
10
5
0
-0,05
0
0,05
-5
Strain (mm/mm)
0,1
Gambar 6. Grafik Kuat Tekan Biji Kelapa Sawit
dalam yang timbul dari biji kelapa
sawit
tersebut
dan
berusaha
mengembalikan bentuk biji tersebut
kepanjang semula. Besarnya gaya
akan bertambah jika deformasi
bertambah dan pergerakan akan
berhenti jika deformasi yang cukup
telah terjadi untuk menimbulkan
gaya dalam yang cukup untuk
menahan gaya total yang bekerja,
sehingga tercapailah kesetimbangan
dengan elemen yang memikul beban
tersebut, tetapi hanya setelah benda
tersebut mengalami deformasi dalam
besaran tertentu.
Ketidakstabilan tegangan
(stress) pada gambar 6 tersebut
diduga dipengaruhi karena komposisi
unsur-unsur kimia yang terdapat
didalam biji kelapa sawit beraneka
ragam.
Hal ini didukung oleh
Michael, 2014 yang menyatakan
suatu material yang memiliki
Hasil Pengujian tekan
(compression test) pada material biji
kelapa sawit dengan lama perebusan
60 menit dari masing-masing variasi
ukuran biji dapat dilihat pada gambar
6 diatas.
Pengukuran tingkat
kekuatan
tertinggi
ditinjau
berdasarkan stress maksimum pada
gambar 6 diatas adalah pada buah
kecil yaitu 26,795 Mpa dengan
regangan
maksimum
(strain
maksimum) yaitu 0,0908 mm/mm,
sedangkan
pengukuran
tingkat
kekuatan terendah yaitu pada buah
besar dengan nilai stress maksimum
mencapai 22,490 Mpa dengan
regangan
maksimum
(strain
maksimum) yaitu 0,0296 mm/mm .
Deformasi yang terjadi pada
biji kelapa sawit tersebut karena
adanya gaya yang dibebankan pada
biji kelapa sawit tersebut sehingga
menyebabkan
bangkitnya
gaya
137
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
senyawa multi
komponen
di
dalamnya sehingga pada saat proses
cured terjadi maka struktur tidak
terdistribusi secara homogen. Ketika
senyawa
multi
komponen
(supramolekular) diberikan suatu
tegangan, maka distribusi stress tidak
begitu merata.
Menurut Chilld, 1994
dalam penelitian Ardila, 2008 bahwa
didalam cangkang kelapa sawit
terdapat sellulosa, pentosa dan lignin,
dan lain-lain.
Dalam cangkang
kelapa sawit lignin merupakan
kandungan yang memiliki persentase
tertinggi didalam cangkang kelapa
sawit, berikutnya baru pentosa dan
selulosa.
b. Analisa Pengaruh Perebusan
Terhadap Kekuatan Biji Kelapa
Sawit
Hasil pengamatan pada
gambar
grafik
tegangan
dan
regangan menunjukan bahwa nilai
ultimate stress untuk setiap masingmasing perebusan tidak jauh
berbeda. Range ultimate stress untuk
jenis buah besar, sedang dan kecil
adalah 22 s.d 28 Mpa. Ultimate
stress pada biji kelapa sawit tersebut
dipengaruhi oleh beberapa faktor
yaitu luas penampang bidang sentuh,
lamanya proses pengujian, ketebalan
cangkang, tingkat kematangan buah,
jenis varietas tanaman dan proses
perlakuan fisika seperti pemanasan.
Biji kelapa sawit yang
memiliki cangkang yang tipis apabila
mengalami proses pemanasan yang
pada kajian ini dilakukan proses
perebusan, maka inti (kernel) yang
terdapat dalam cangkang biji akan
lebih mudah menyusut sehingga
apabila diberikan beban atau gaya,
inti (kernel) yang mulanya dapat
membantu memberikan perlawanan
gaya terhadap gaya yang dibebankan
kepada maerial biji kelapa sawit
tidak banyak berperan untuk
membangkitkan gaya dalam dari biji
kelapa
sawit
tersebut,
untuk
mengembalikan bentuk biji kelapa
sawit kepanjang semula, sehingga
mengakibatkan biji yang mudah
pecah dibandingkan dengan biji yang
memiliki cangkang yang tebal. Hal
ini sesuai dengan pendapat Kusuma,
2003 yang menyatakan selama
perendaman dan perebusan selaput
yang terdapat antara daging biji dan
tempurung menjadi lunak, sehingga
daging biji yang semula menempel
kuat menjadi mudah dilepaskan
sewaktu biji kemiri tersebut dipecah.
138
Load (kgF)
dan
Stress (Mpa)
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun
n 201
2015
Sekolah Tinggi Ilmu
u Perke
Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
250
200
150
100
50
0
60
70
80
90
100
Stress Buah
Besar
22,49 22,73 25,67 26,29 25,71
Stress Buah
Sedang
25,58 25,72 22,91
Stress Buah
Kecil
26,8
24,8
24,4
22,33
28,45 28,16 22,64
Load Buah Besar 187,6 205,91 201,33 215,06 196,76
196,7
Gambar 7.. Hubungan Gaya (Kgf) dan Stress (Mpa)
7
diatas
Gambar
menunjukan bahwaa gaya terendah
yang dapat diterimaa oleh biji kelapa
sawit hingga biji
ji kelapa sawit
tersebut pecah anta
tara 183,03 Kgf
pada jenis buah sedang
s
dengan
waktu perebusan 100
00 menit dan gaya
tertinggi yang dapat
at diterima oleh
biji kelapa sawitt tersebut pada
kondisi perebusan 770 menit, untuk
ukuran jenis buah ke
kecil yaitu 219,63
Kgf.
Jika diliha
ihat berdasarkan
ultimate stress jen
enis buah besar
dengan waktu perebu
ebusan 100 menit
dengan gaya hanya
ya 192,18 Kgf
memiliki ultimate stress
str
yang lebih
tinggi
yaitu
25,71
Mpa,
dibandingkan dengan
an perebusan 70
menit untuk ukurann jenis
j
buah kecil
yang mampu meenerima beban
219,63 Kgf. Nilai
ai ultimate stress
pada buah kecill dengan waktu
perebusan 70 menitt aadalah 24,8 Mpa.
Gambar
7
tersebut
membuktikan bahw
hwa luas area
bidang sentuh mem
emiliki pengaruh
terhadap nilai ultim
imate stress yang
dihasilkan. Semakin
in besar luas area
bidang sentuh maka
ka semakin kecil
nilai ultimate stress yang dihasilkan
dan semakin kecil luas
lu area bidang
sentuh maka nilaii ultimate stress
yang dihasilkan juga
ga akan semakin
besar.
Gambar 7 dibawah ini
akan menjelaskan hubungan
h
antara
ultimate stress denga
gan titik elastisitas
(E) untuk masing--masing variasi
lama waktu perebusan
san.
139
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
30
E Buah Besar
Stress (Mpa)
dan Titik Elastis (E)
25
20
E Buah Sedang
15
E Buah Kecil
10
5
Stress Buah
Besar (Mpa)
0
69
70
80
90 100
Stress Buah
Sedang (Mpa)
Waktu (menit)
Gambar 7. Hubungan Stress Mpa dan Titik Elastisitas (E)
variasi ukuran buah (besar,sedang
dan kecil) tidak jauh berbeda,
sehingga
menimbulkan
nilai
kekuatan dan titik elastisitas yang
tidak jauh berbeda pula.
Titik
elastisitas
menunjukan sifat dari suatu material.
Suatu material yang mempunyai nilai
modulus elastisitas tinggi akan
berdeformasi lebih kecil terhadap
beban daripada material dengan nilai
E yang lebih rendah. Gambar 34
diatas menunjukan bahwa biji kelapa
sawit mempunyai sifat material yang
kaku, hal ini karena biji kelapa sawit
tersebut
mampu
mengalami
perenggangan dengan beban yang
tinggi, namun tanpa diikuti oleh
renggangan yang besar. Hal ini
sesuai dengan definisi kekakuan
(stiffness) yaitu sifat bahan yang
mampu renggang pada tegangan
tinggi tanpa diikuti regangan yang
besar.
Gambar 7 diatas menunjukan
bahwa hubungan antara ultimate
stress dengan titik elastistas adalah
semakin tinggi nilai elastisitas maka
ultimate stress yang dihasilkan juga
akan semakin tinggi. Dari gambar
diatas menunjukan bahwa titik
elastisitas untuk masing-masing jenis
ukuran buah (besar, sedang dan
kecil) tidak memiliki perbedaan yang
signifikan walaupun dengan lama
perebusan yang bervariasi. Hasil
pengamatan tersebut menunjukan
bahwa tidak adanya pengaruh lama
perebusan dengan tekanan kerja 1,5
Bar dan temperature 130ºC terhadap
nilai kekuatan biji kelapa sawit
tersebut.
Gambar
7
diatas
membuktikan bahwa buah yang
besar belum tentu memiliki kekuatan
yang besar begitu juga sebaliknya
buah yang kecil belum tentu
memiliki kekuatan yang kecil. Hal
ini karena ukuran dimensi biji untuk
140
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
sawit varietas tenera yang terdapat di
PTPN II PKS Pagar Marbau
memiliki ukuran dimensi yang tidak
jauh berbeda 17 s.d 20 mm..
Berdasarkan
hasil
pengujian kekuatan biji kelapa sawit
untuk masing-masing variasi waktu
perebusan dapat disimpulkan bahwa
lama waktu proses perebusan
(sterilisasi) dalam skala laboratorium
dengan menggunakan autoclave yang
bekerja pada temperature 130ºC dan
tekanan kerja 1,5 Bar tidak
memberikan
pengaruh
yang
signifikan terhadap tingkat kekuatan
biji kelapa sawit.
Nilai kuat tekan biji kelapa
sawit untuk setiap variasi perebusan
adalah sebagai berikut :
1. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 60 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 26,795 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 22,490 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 24,96 Mpa
2. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 70 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 25,723 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 22,730 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 24,42 Mpa
3. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 80 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 28,446 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Nilai
elastisitas
dan
kekuatan suatu material dipengaruhi
kandungan unsur-unsur kimia yang
beraneka ragam dan memiliki
persentase yang berbeda-beda pula.
Pada biji kelapa sawit menurut child
1994, biji kelapa sawit tersebut
terdiri atas lignin, pentosa, sellulosa
dan lain-lain.
Lignin memiliki
persentase tertinggi didalam biji
kelapa yaitu 29,4 %.
Lignin
struktur
kimiawinya bercabang-cabang dan
berbentuk polimer tiga dimensi.
Molekul dasar lignin adalah Fenil
Propan. Molekul lignin memiliki
derajat polimerisasi tinggi. Karena
ukuran dan strukturnya yang tiga
dimensi bisa memungkinkan lignin
berfungsi sebagai semen atau lem
bagi kayu yang dapat mengikat serat
dan memberikan kekerasan struktur
serat.
E. KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Uji kekuatan biji kelapa
sawit varietas tenera dari PTPN II
PKS Pagar Marbau
dengan
menggunakan alat universal tensile
machine test.
Uji kekuatan biji
kelapa sawit
diawali
dengan
melakukan
proses
perebusan
(sterilisasi) dalam skala laboratorium
dengan menggunakan autoclave.
Proses pengujian kekuatan biji
kelapa sawit dilakukan sebanyak 3
kali pengujian untuk masing-masing
variasi lama waktu perebusan, hal ini
karena ukuran dimensi biji kelapa
141
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Terendah : 22,910 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 25,68 Mpa
4. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 90 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 28,155 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 24,397 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 26,28 Mpa
5. Kuat tekan biji kelapa sawit
dengan lama perebusan 100 menit
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Tertinggi : 25,707 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Terendah : 22,334 Mpa
Kuat tekan Biji Kelapa Sawit
Rata-Rata : 23,56 Mpa.
Nilai Regangan (Strain)
biji kelapa sawit untuk setiap variasi
perebusan adalah sebagai berikut :
1. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 60 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0908
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0296
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0688
2. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 70 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi :0,0879
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0419
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0612
3. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 80 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0720
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0576
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0627
4. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 90 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0825
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0793
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0811
5. Nilai Regangan (Strain) biji
kelapa sawit dengan lama
perebusan 100 menit
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Tertinggi : 0,0742
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Terendah : 0,0244
Nilai Regangan (Strain) Biji
Kelapa Sawit Rata-Rata : 0,0545
2. Saran
Proses
perebusan
(sterilisasi) pada penelitian ini
dilakukan dalam skla laboratorium
dengan menggunakan autoclave yang
bekerja pada tekanan 1,5 Bar dan
temperature 130º C ternyata tidak
mempunyai pengaruh yang nyata
terhadap tingkat kekuatan biji kelapa
sawit, namun untuk peneliti lanjutan
dapat melihat dari aspek yang
berbeda seperti terhadap kehilangan
minyak terhadap air kondensate,
142
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
tingkat kehilangan kadar air dan
dapat pula melakukan pengujian dari
sisi variasi tekanan dan temperature
kerja terhadap nilai kekuatan dari biji
kelapa sawit.
Air Kondensat dengan
Perebusan Sistem Tiga
Puncak di PTPN III Kebun
Rambutan Tebing Tinggi.
Karya Ilmiah Mahasiswa
Universitas
Sumatera
Utara Medan hal 33
DAFTAR PUSTAKA
Hartanto, H. 2011. Sukses Besar
Budidaya Kelapa Sawit.
Citra Media. Yogyakarta
Ardilla, D. 2004. Studi Interkalasi
Ca2+/Fe3+ Pada Cangkang
Sawit Sebagai Bahan
Pengisi Penguat Komposit
Semen.
Tesis Program
Pasca Sarjana Universitas
Sumatera Utara Medan hal
22
Hayati, S. 2009. Pengaruh Waktu
Fermentasi
Terhadap
Kualitas Tempe dari Biji
Nangka
(Artocarpus
Heterophyllus)
Dan
Penentuan Kadar Zat
Gizinya.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Matematika dan Ilmu
Pengetahuan
Alam
Universitas
Sumatera
Medan hal 60
Ikhsan, M.
2013.
Hubungan
Tingkat Kekerasan dan
Waktu Pemecahan Daging
Buah Kakao.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Universitas
Hasanuddin
Makasar hal 33
Damayanthi, L. 2008. Uji Lama
Perebusan
dan
Lama
Pengadukan
Terhadap
Kualitas Kedelai (Glycine
Max (L) Merril) yang
Dihasilkan
dari
Alat
Pengupas
Kulit
Ari
Kedelai.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Pertanian
Universitas
Sumatera Utara Medan hal
31
Dishongh, Burl E. 2004. Pokokpokok teknologi sturktur
untuk Konstruksi dan
Arsitektur.
Erlangga.
Jakarta
Kusuma, R.
2003.
Pengaruh
Perlakuan
Pendahuluan
Terhadap Keutuhan Biji
dan Rendemen Minyak
Kemiri
(Aleurites
moluccana, Wild). Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Harisandi, H.
2008.
Pengaruh
Waktu, Temperature dan
Tekanan
Terhadap
Kehilangan Minyak Pada
143
Jurnal AGRO ESTATE
Vol. VI No.2 Tahun 2015
Sekolah Tinggi Ilmu Perkebunan Agrobisnis Perkebunan Medan
Kehutanan
Instititut
Pertanian Bogor hal 36
Popov, E P. Dkk. 1986. Mekanika
Tehnik.
Edisi Kedua.
Erlangga. Jakarta
Lubis, A. U Arifin Dj, Sriwahyuni.
I.R.
Harahap.
1989.
Budidaya Kelapa Sawit.
PTP VI-VII.
Pusat
Penelitian
Pematang
Siantar
Serwinda.
Macdonald, A. J. 2002. Struktur
dan Arsitektur.
Edisi
Kedua. Erlangga. Jakarta
Michael.
Dkk. 2013. Pengaruh
Penambahan
Cangkang
Sawit Terhadap Kuat
Beton f’c 25 Mpa.
Mahasiswa
Fakultas
Tehnik Pasir Pengaraian
hal 2
Setyamidjaja, D. 2006. Tehnik
Budidaya,
Panen,
Pengolahan. Kanisius
2014.
Pengaruh
Komposisi
Selulosa
Sebagai Bahan Pengisi
Pada Komposit Poliester
Tidak Jenuh.
Skripsi
Mahasiswa
Fakultas
Tehnik
Universitas
Sumatra Utara Medan hal
53
Soraya, A. 2011. Analisa Lignin
Terhadap Tandan Kosong
Sawit Di Pusat Penelitian
Kelapa Sawit (PPKS)
Medan.
Karya Ilmiah
Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas
Sumatera
Utara Medan hal 19
Naibaho, P.M. 1996. Teknologi
Pengolahan Kelapa sawit.
Pusat Penelitian Kelapa
Sawit Medan
Tim Bina Karya Tani.
2009.
Pedoman
Bertanam
Kelapa Sawit.
Yrama
Widya. Bandung
Yoshida, S. 1972. Physiological
Aspect of Grain Yield.
Ann. Rev. Plantphysiol
Zainuri, A. M. 2008. Kekuatan
Bahan
(Strength
of
Material).
Andi.
Yogyakarta
Oxtoby, Gills, Nachtrieb.
2003.
Prinsip-prinsip
Kimia
Modern. Edisi Keempat.
Erlangga. Jakarta
144