TINJAUAN PUSTAKA. A. Tanaman Tebu

Transkripsi

1 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Tanaman Tebu Tebu (Saccharum officinarum) merupakan tumbuhan monokotil dari famili rumputrumputan (Gramineae) yang merupakan tanaman untuk bahan baku gula. Batang tanaman tebu memiliki anakan tunas dari pangkal batang yang membentuk rumpun. Tanaman ini memerlukan waktu musim tanam sepanjang bulan. Tanaman ini berasal dari daerah tropis basah sebagai tanaman liar. Tanaman tebu merupakan tanaman perkebunan yang berasal dari India. Di Indonesia tebu banyak dibudidayakan di pulau Jawa dan Sumatra. Klasifikasi ilmiah dari tanaman tebu adalah sebagai berikut : Divisi : Spermatophyta Subdivisi : Angiospermae Kelas : Monocotyledoneae Ordo : Graminalis Familia : Gramineae Genus : Saccharum Spesies : Saccharum officinarum (Sumber : Dalam masa pertumbuhannya tanaman tebu membutuhkan banyak air, sedangkan ketika tebu akan menghadapi waktu masak menghendaki keadaan kering sehingga pertumbuhannya terhenti. Apabila hujan turun terus menerus akan menyebabkan tanaman tebu rendah rendemennya. Jadi jelas bahwa tebu selain memerlukan daerah yang beriklim panas, juga diperlukan adanya perbedaan yang nyata antara musim hujan dan musim kemarau (Notojoewono 1967 dalam Haryanti 2008). Untuk pembuatan gula, batang tebu yang sudah dipanen diperas dengan mesin pemeras (mesin press) di pabrik gula. Sesudah itu, nira atau air perasan tebu tersebut disaring, dimasak, dan diputihkan sehingga menjadi gula pasir. Dari proses pembuatan tebu tersebut akan dihasilkan gula 5%, ampas tebu 90% dan sisanya berupa tetes (molasse) dan air. Menurut Chapman (1976) dalam Budihardjo (1984), penentuan saat tebu dapat dipanen didasarkan pada umur tebu. Di Hawaii, tanaman tebu dipanen setelah berumur kirakira dua tahun. Tanaman yang ditebang akan tumbuh kembali sebagai ratoon dan dipanen lagi dua tahun berikutnya, cara ini diulangi dua sampai tiga kali sebelum tanaman dibongkar. B. Struktur dan Kekerasan Batang Tebu Batang tebu memiliki bentuk silindris dan terdiri atas beberapa bagian (Gambar 1). Bagian-bagian tersebut diantaranya adalah mata tunas (eye or bud), buku (node), ruas tebu (internode), pita lilin (wax band), dan pita akar (root band). Pita akar merupakan bagian yang paling keras dari satu ruas tebu yang masak, sedangkan bagian pertengahan ruas memiliki tingkat kekerasan yang kedua (Hutasoit 1978 dalam Lisyanto 2007). Pada tebu jenis Uba (tebu keras), semakin kecil diameter tebu maka tebu tersebut semakin keras, sedangkan kekerasan tebu yang ditanam di kebun tanpa irigasi naik sekitar 20.39% dibandingkan dengan tebu yang ditanam di kebun yang beririgasi (Hutasoit 1978 dalam Lisyanto 2007). Kerasnya batang tebu yang ditanam di lahan yang tidak beririgasi disebabkan oleh kurangnya suplai air untuk proses pertumbuhan tebu, hal tersebut mengakibatkan struktur sel pada 3

2 batang tebu tersebut memiliki sifat yang lebih keras jika dibandingkan dengan struktur sel batang tebu yang kebutuhan airnya dapat terpenuhi dengan baik. Gambar 1. Bentuk dan bagian-bagian batang tebu (Humbert 1968) C. Kepras Tebu Pada proses budidaya tanaman tebu di perkebunan terdapat beberapa kegiatan budidaya yang salah satunya adalah proses penanaman. Ada dua cara dalam penanaman tanaman tebu yaitu dengan cara bongkar ratoon maupun dengan cara kepras. Menurut King, Mungomeri dan Hughes (1953) dalam Feri (2008), tanaman tebu mempunyai kemampuan memproduksi tunas-tunas baru dari tunggul dalam tanah setelah tanaman dipanen. Tanaman keprasan merupakan hasil tunas tebu yang tumbuh kembali dari jaringan batang yang masih tertinggal dalam tanah setelah ditebang (Barnes 1964 dalam Feri 2008). Keuntungan dari tanaman keprasan adalah dapat menghemat pemakaian bibit, disamping itu tebu yang tumbuh sudah beradaptasi dengan lingkungan, dan kelestarian alam dapat terjaga (Widodo 1991 dalam Feri 2008). Pengeprasan tebu merupakan pemotongan sisa-sisa tunggul tebu setelah penebangan yang dilakukan pada posisi tepat atau lebih rendah dari permukaan guludan (Koswara 1989 dalam Lisyanto 2007). Pengeprasan tersebut dapat dilakukan secara manual maupun mekanis. Alat yang digunakan dalam pengeprasan secara manual umumnya berupa cangkul atau golok, sedangkan untuk pengeprasan mekanis digunakan pisau rotari yang digerakkan oleh traktor. Pengeprasan tebu bertujuan agar tunas tanaman tebu yang tumbuh tidak mengambang di atas tanah dan tidak roboh apabila sudah tumbuh besar. Sebelum proses pengeprasan sebaiknya lahan dialiri air terlebih dahulu agar bekas tanaman tebu yang akan dikepras tidak mudah terbongkar (Sutardjo 1996). Ada tiga bentuk pengeprasan : 4

3 a. Kepras bentuk rata Bentuk pengeprasan ini merupakan hasil dengan menggunakan alat kepras mekanis stubble shaver. Gambar 2. Keprasan bentuk rata b. Keprasan bentuk W Umumnya bentuk ini dilakukan pada tanah-tanah berat yang mudah pecah bila musim kemarau. Gambar 3. Keprasan bentuk W c. Keprasan bentuk U Umumnya bentuk ini dilakukan pada tanah-tanah yang mengandung pasir. Gambar 4. Keprasan bentuk U D. Alat Kepras Tebu 1. Alat Kepras Tebu Traktor Tangan Menurut Feri (2008), budidaya tebu dengan cara keprasan dilakukan di perkebunan tebu karena dapat menghemat biaya produksi. Keprasan yang baik dilakukan dengan memotong sisa tanaman rata dengan tanah. Alat yang dipakai umumnya adalah cangkul dan golok dengan memakai tenaga kerja orang. Untuk menyelesaikan pekerjaan pengeprasan diperlukan orang per hektar. Telah direkayasa alat kepras tebu traktor tangan PSAB 5

4 97-1 (Gambar 5) yang dapat dioperasikan pada tanah ringan, sedang, dan berat dengan tenaga 10 HP. Rancangan ini memiliki keistimewaan pada gear box serta pada rangka kedudukan mesin. Gear box dapat menghasilkan putaran rpm serta dapat menjamin keseimbangan dan kenyamanan pengoperasian alat. Keunggulan penggunaan alat ini dibandingkan pengeprasan manual terletak pada kapasitas kerjanya yaitu jam per hektar dan pada kualitas hasil keprasan yang lebih baik. Kepras daun dan tunas tebu merupakan bagian dari budidaya tanaman tebu dalam rangka mengendalikan pertumbuhannya agar produktivitas gula lebih tinggi dan biaya produksi dikurangi. Gambar 5. Mesin kepras tebu tenaga traktor tangan (Feri 2008) 2. Alat Kepras Tenaga Traktor Roda Empat Teknologi alat kepras tanaman tebu dengan penggerak traktor roda empat. Alat kepras mekanis atau stubble shaver (Gambar 6) pernah digunakan oleh beberapa pabrik gula di Indonesia, tetapi kinerja dari alat tersebut masih belum optimal sehingga tidak dipergunakan lagi. Mata pisau dari alat tersebut cepat tumpul sehingga menghasilkan potongan yang cenderung pecah. Gaya pukul (impact) dan energi pemotongan yang dibutuhkan cukup tinggi. Beberapa komponen pada alat tersebut memiliki suku cadang yang terbatas sehingga apabila terjadi kerusakan dibutuhkan waktu perbaikan yang panjang (Feri 2008). Pramudya et al. (1995) dalam Lisyanto (2007) mengemukakan bahwa tidak optimumnya alat dan mesin budidaya tebu diakibatkan oleh tidak sesuainya ukuran alat atau mesin dengan kondisi pengoperasian di lahan, suku cadang yang tersedia sangat terbatas,dan pengelolaannya yang belum baik. Gambar 6. Alat kepras tebu tipe stubble shaver (Lisyanto 2007) 6

5 Selain itu masih terdapat alat kepras tebu hasil dari penelitian Feri (2008) dimana alat kepras ini bertipe piringan bercoak. Alat dapat dilihat di Gambar 7. Tenaga yang digunakan untuk alat kepras ini berasal dari traktor empat roda dengan tenaga putar PTO. Hasil yang diperoleh adalah kapasitas lapang yang diperoleh pada pengujian ini berturut-turut adalah 0.12 Ha/jam (pengeprasan baris tebu1, tebu2, tebu3 dengan kecepatan maju 0.277m/s) dan 0.10 Ha/jam (pengeprasan rumpun tebu1 dan rumpun tebu2 dengan kecepatan maju m/s) dan slip roda 0.0 %. Gambar 7. Alat kepras tebu tipe piringan bercoak (Feri 2008) E. Kecepatan Potong Pisau Berge (1951) dalam Lisyanto (2007) menemukan bahwa energi pemotongan meningkat secara linier pada selang kecepatan potong pisau antara 20 dan 50 m s-1. Penelitian yang dilakukan Chancellor (1957) dalam Lisyanto (2007) menunjukkan bahwa pemotongan timothy pada kadar air 54% menggunakan mower dengan kecepatan potong normal yang umum digunakan ( m s-1) memiliki efek yang relatif kecil terhadap energi pemotongan. Blevins dan Hansen (1956) dalam Lisyanto (2007) menemukan bahwa pada kecepatan potong pisau yang rendah hampir tidak ada efek terhadap energi pemotongan. F. Sudut Mata Pisau dan Ketajaman Pisau Menurut Feri (2008), ketajaman (sharpness) dan keruncingan (fineness) merupakan dua sifat yang berbeda pada sebuah mata pisau. Pisau dikatakan tajam (sharp) (Gambar 8 (a)) apabila pisau tersebut memiliki radius dan ketebalan mata pisau yang kecil, sedangkan dikatakan runcing (fine) (Gambar 8 (b)) apabila pisau tersebut memiliki sudut mata pisau yang kecil. Kebalikan dari ketajaman adalah ketumpulan (dullness), sedangkan kebalikan dari keruncingan disebut tidak runcing (bluntness). 7

6 Gambar 8. Bentuk mata pisau. (a) Tajam, (b) runcing Sudut mata pisau memiliki efek yang signifikan terhadap gaya pemotongan maksimum. Pisau yang memiliki sudut mata pisau yang kecil (fine) membutuhkan gaya pemotongan maksimum yang relatif rendah. Penelitian yang dilakukan Chancellor (1957) dalm Lisyanto (2007) pada pemotongan timothy dengan kadar air 20%, lebar pemotongan 7.9 mm, dan mata pisau yang digunakan bersifat tajam sedangkan pisau penahan (countershear) tidak runcing (blunt) menunjukkan bahwa pada sudut mata pisau dari 20 o sampai 30 o membutuhkan gaya pemotongan maksimum yang relatif rendah (Gambar 9). Diduga hal tersebut disebabkan oleh faktor sudut mata pisau yang berpengaruh terhadap luas permukaan kontak antara penampang mata pisau dan material yang dipotong. Sudut mata pisau yang kecil (fine) menghasilkan penampang mata pisau yang kecil sehingga gaya yang diperlukan untuk penetrasi pisau ke material yang dipotong juga relatif rendah. MAAE = bobot material per unit luas countershear (mg mm -2 ) LTS = ketebalan lapisan solid material yang terletak antara pisau dan countershear (mm) Gambar 9. Efek sudut mata pisau (ANE) terhadap gaya pemotongan spesifik maksimum (FOCSMX) pada dua ketebalan potong yang berbeda (Chancellor 1957, diacu dalam Lisyanto 2007) 8

7 Ketajaman pisau merupakan salah satu faktor penting dalam pemotongan material. Ketajaman memiliki efek yang signifikan terhadap gaya pemotongan, semakin tajam pisau yang digunakan maka gaya pemotongan yang diperlukan juga semakin rendah. Penelitian yang dilakukan Chancellor (1957) dalam Lisyanto (2007) mengenai efek ketebalan mata pisau (ketajaman) terhadap gaya pemotongan spesifik maksimum untuk pemotongan timothy pada kadar air 54% menggunakan mower dengan kecepatan potong normal yang umum ( m s-1) menunjukkan bahwa gaya pemotongan spesifik maksimum (FOCSMX) terendah terjadi pada ketebalan mata pisau (LTE) mencapai 0.15 mm, sedangkan pada LTE yang melebihi 0.15 mm gaya pemotongan terus meningkat (Gambar 10). Keterangan: Sudut mata pisau (ANE) yang digunakan sebesar 25 o. Lebar pemotongan (LWC) material sebesar 7.9 mm. Sudut kemiringan pisau (ANO) = 0 o Garis 400 MPa merupakan yield stress material baja. Gambar 10. Efek ketebalan mata pisau (LTE) atau ketajaman terhadap gaya pemotongan spesifik maksimum (FOCSMX) pada dua ketebalan potong yang berbeda (Chancellor 1957, dalam Lisyanto 2007) G. Pemotongan dan Torsi Pemotongan adalah proses pembagian benda solid secara mekanik sepanjang garis yang diinginkan dengan menggunakan alat pemotong (Persson 1987 dalam Faturrohim 2009). Dalam beberapa kasus, pemotongan mempunyai istilah lain bergantung dengan alat apa dan bagaimana pemotongan itu dilakukan. Istilah tersebut antara lain mencacah (chopping), memangkas (mowing), menggergaji (sawing), membelah (aplitting), mengiris (slicing), dan sebagainya. Ketajaman pisau merupakan salah satu faktor penting dalam pemotongan material. Ketajaman memiliki efek yang signifikan terhadap gaya pemotongan, semakin tajam pisau yang digunakan maka gaya pemotongan yang diperlukan juga semakin rendah. Begitu juga dengan sudut mata pisau, pisau yang memiliki sudut mata pisau kecil membutuhkan gaya pemotongan spesifik maksimum yang relatif rendah (Faturrohim 2009). Torsi pemotongan merupakan hasil antara gaya yang diperlukan oleh mata pisau untuk melakukan pemotongan dan jari-jari putaran mata pisau. Selanjutnya, parameter torsi pemotongan tersebut dapat digunakan untuk menentukan besarnya gaya dan daya pemotongan (Lisyanto 2007). Untuk poros yang berputar, besarnya daya (P) dipengaruhi oleh torsi (T) yang menyebabkan putaran dan kecepatan putaran (Shingley 2001) : 9

8 di mana, P : daya (Watt) T : torsi (Nm) ω : kecepatan sudut (rad/s) = (2πN/60) N : kecepatan putar pisau kepras (rpm) P = T ω...(1) 10