## Manutech :
Jurnal Teknologi Manufaktur
Vol. 13, No. 02, (2021) p-ISSN : 2089-5550 e-ISSN : 2621-3397
Kinerja Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit Dengan Sistem Rotary ( Yang Fitri Arriyani)

## Kinerja Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit Dengan Sistem Rotary
Yang Fitri Arriyani 1 , Idiar 2 , Subkhan 3 , Shanty Dwi Krishnaningsih 4 1,2.3,4 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung, Sungailiat yangfia74@gmail.com
Received : 30 September 2021; Received in revised form : 9 Desember 2021; Accepted : 9 Desember 2021

## Abstract
The utilization of palm frond waste can be processed as animal feed, compost, making briquettes, and basic materials for composite panels. The utilization of palm oil frond waste for various purposes is processed by chopping it into small chunks. The chopping process using a chopping machine makes it easy for  farmers  and  speeds  up  the  chopping  time.  Several  studies  have  been  carried  out  on  the  chopping process of palm leaf midribs using different motors and various models of cutting blades, varying motor power, and motor rotation speed in order to obtain the optimal engine capacity. The design method used in the manufacture of the machine is the Pahl Beitz method, namely planning, designing product concepts, designing  shapes,  and  designing  details.  The  parameters  observed  and  measured  were  the  effective capacity of the machine, the rendemen of the chopping, and the length of the chopping results. The trial was carried out three times by chopping the fronds each weighing 5 kg. The test results of machine showed that the average effective capacity of the machine was 244.06 kg / hour so that it was included in the class A category. The average chopping rendemen on the machine was 97% and the average size was count ≤ 50 mm is 89.5% and has met the requirements of SNI 7580: 2010.
Keywords: chopper; palm frond; palm leaf

## Abstrak
Pemanfaatan  limbah  pelepah  sawit  dapat  diolah  sebagai  pakan  ternak,  kompos,  pembuatan briket, dan bahan dasar panel komposit. Pemanfaatan limbah pelepah kelapa sawit untuk berbagai tujuan tersebut  diproses  dengan  cara  mencacahnya  menjadi  cacahan  berukuran  kecil.  Proses  pencacahan dengan  menggunakan  mesin  pencacah  memberikan  kemudahan  bagi  petani  dan  mempercepat  waktu pencacahan.  Beberapa  penelitian  telah  dilakukan  pada  proses  pencacahan  pelepah  daun  kelapa  sawit dengan  menggunakan  motor  penggerak  yang  berbeda-beda  dan  berbagai  model  pisau  potong,  daya motor,  serta  kecepatan  putaran  motor  yang  bervariasi  dengan  tujuan  untuk  mendapatkan  kapasitas efektif  mesin  yang  optimal.  Metode  perancangan  yang  digunakan  dalam  pembuatan  mesin  adalah metode  Pahl  Beitz,  yaitu  perencanaan,  perancangan  konsep  produk,  perancangan  bentuk,  dan perancangan  detail.  Parameter  yang  diamati  dan  diukur  pada  mesin  adalah  kapasitas  efektif  mesin, rendemen cacahan, dan ukuran panjang hasil cacahan. Uji coba dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan dengan mencacah pelepah yang ditimbang masing-masing seberat 5 kg. Hasil uji  coba terhadap  mesin pencacah  pelepah  kelapa  sawit  sistem  rotary  menunjukkan  bahwa  kapasitas  efektif  mesin  rata-rata adalah sebesar 244,06 kg/jam sehingga termasuk dalam kategori kelas A. Rendemen cacahan rata-rata pada mesin adalah sebesar 97 % dan ukuran rata-rata cacahan ≤ 50 mm adalah sebesar 89,5 % dan telah memenuhi syarat SNI 7580 : 2010.
Kata kunci: pencacah; pelepah; daun

## 1.   PENDAHULUAN
Limbah kelapa sawit terdiri dari limbah padat, limbah cair, dan gas. Salah satu jenis limbah padat yang dihasilkan dari perkebunan kelapa sawit adalah pelepah kelapa sawit. Pelepah sawit yang dihasilkan dari perkebunan kelapa sawit adalah sebanyak 30-40 pelepah sawit per tahun atau 2,4 ton per hektar per tahun di saat tanaman belum menghasilkan buah sawit dan kurang lebih 24 pelepah sawit per tahun atau 52  ton  per  hektar  per  tahun  pada  saat  tanaman  sudah  menghasilkan  [1],  [2].  Pelepah  kelapa  sawit mengandung  lignin  yang  tinggi,  sehingga  memiliki  sifat  resisten  terhadap  serangan  mikroba.  Pelepah kelapa sawit terdiri dari daun, rachis, dan petiole. Proses hancurnya pelepah kelapa sawit secara alami memerlukan  waktu  yang  cukup  lama  yaitu  kurang  lebih  4  bulan.  Waktu  penguraian  yang  lebih  lama dibandingkan  dengan  penumpukan  limbah  pelepah  kelapa  sawit  mengakibatkan  jumlah  penumpukan yang  lebih  cepat  sebelum  terjadi  penguraian  limbah  secara  alami.  Penumpukan  tersebut  selain mencemari lingkungan, juga berpotensi menjadi sarang hama seperti ulat, kumbang pemakan daun, tikus, bahkan  ular.  Sedangkan  jenis  penyakit  kelapa  sawit  yang  dapat  ditimbulkan  adalah  disebabkan  oleh Ganoderma, Pythium, dan Rhizoctonia [3]. Pelepah kelapa sawit merupakan tanaman yang mempunyai struktur berserat dan sulit dihancurkan. Selain itu dimensi pelepah kelapa sawit juga cukup besar sehingga dibutuhkan proses pengecilan dimensi atau disebut juga proses pencacahan. Proses pencacahan manual yang  dilakukan  menghasilkan  kapasitas  9-10  kg/jam  [4].  Oleh  karena  itu  diperlukan  alat  bantu  mesin pencacah  agar  kapasitasnya  menjadi  lebih  besar.  Hasil  cacahan  pelepah  kelapa  sawit  tersebut  dapat digunakan sebagai campuran pakan ternak, mulsa atau kompos.
Semakin  kecil  ukuran  cacahan  pelepah  kelapa  sawit,  semakin  cepat  pula  waktu pengomposannya.  Cacahan  pelepah  yang  semakin  halus  akan  memudahkan  mikroba  pengurai  untuk menghancurkan bahan-bahan tersebut. Namun  demikian, apabila ukuran  terlalu kecil maka tumpukan akan  semakin  padat  sehingga  ruang  udaranya  berkurang.  Ruang  udara  dari  kompos  yang  dihasilkan ditentukan  oleh  bahan  penyusunnya,  yaitu  ukuran  dan  distribusinya,  bentuknya,  kepadatannya,  serta kadar air yang terkandung di dalamnya [5]. Menurut Bulan dkk. [6] cacahan pelepah kelapa sawit yang berukuran 2 cm merupakan ukuran yang optimal dalam proses pengomposan. Bulan dkk. [7] juga telah melakukan pengujian terhadap kekuatan pelepah kelapa sawit sehingga dapat dijadikan referensi dalam perancangan mesin pencacah pelepah kelapa sawit. Hasilnya  pengujian menunjukkan bahwa kekuatan tekan pelepah kelapa sawit pada usia tanaman 20 tahun adalah 8134,62 N. Sedangkan hasil pengujian pada usia tanaman 5 tahun kekuatannya adalah  4839,52 N. Kekuatan tekan tersebut adalah kekuatan tekan  pada  bagian  pangkal  pelepah  yang  merupakan  bagian  yang  paling  keras  karena  struktur  serat pelepah bagian pangkal lebih padat dibandingkan dengan bagian lainnya.  Umam dkk. [8] telah melakukan penelitian  terhadap  kinerja  mesin  pencacah  pelepah  sawit  dengan  tipe  serut,  menggunakan  motor penggerak diesel 7 HP dengan kecepatan putar 2600 rpm dan mendapatkan kapasitas efektif rata-rata sebesar 239,52 kg/jam serta rendemen cacahan rata-rata sebesar 87,5 %.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  mengukur  kapasitas  mesin  pencacah  pelepah  kelapa  sawit dengan sistem rotary yang telah dibangun dengan menggunakan motor diesel 7 PK. Kecepatan putar yang digunakan adalah 1300 rpm karena berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, kecepatan putar terbaik untuk proses pencacahan adalah berkisar antara 1200 rpm hingga 1600 rpm [9]. Namun kecepatan 1600 rpm  berdampak  pada  konsumsi  bahan  bakar  yang  lebih  besar.  Hasil  cacahan  diinginkan  menjadi potongan-potongan kecil berdimensi ≤ 50 mm yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan pupuk  organik.  Metode  perancangan  yang  digunakan  dalam  pembuatan  mesin  pencacah  ini menggunakan  metode  Pahl  dan  Beitz,  yaitu  perancangan  dan  penjelasan  tugas,  perancangan  konsep produk, perancangan bentuk, dan perancangan detail.

## 2.   METODE PENELITIAN
Proses  perancangan  pada  mesin  pencacah  pelepah  kelapa  sawit  ini  dilakukan  dengan menerapkan metode Pahl dan Beitz. Tahapan pada metode ini diawali dengan menyusun spesifikasi teknik yang  diinginkan  pada  mesin  pencacah.  Tahap  kedua  perancangan  konsep  produk  yang  menghasilkan alternatif  konsep  dari  sistem  pemotong  pada  mesin  pencacah.  Setelah  dilakukan  penilaian  alternatif konsep,  maka  akan  dipilih  alternatif  yang  terbaik  dan  dilanjutkan  dengan  perancangan  bentuk.  Tahap akhir  dari  metode  ini  adalah  perancangan  detail  yang  menghasilkan  gambar  kerja  detail  yang  akan dilanjutkan ke tahap pembuatan mesin.
Gambar 1. Diagram Alir Metode Pahl dan Beitz
Secara lengkap metode Pahl dan Beitz pada Gambar 1. Setiap tahapan proses akan menghasilkan luaran yang akan menjadi masukan untuk tahapan selanjutnya.

## 2.1. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan adalah mesin pencacah pelepah dengan sistem pemotong rotary dengan menggunakan motor diesel 7 HP, karung plastik, timbangan, tali plastik, stopwatch, meteran, dan kamera digital. Pisau potong pada mesin dapat dilepas pasang sehingga lebih memudahkan dalam perawatan dan perbaikan.  Putaran  mesin  diatur  dengan  kecepatan  1300  rpm.  Mesin  pencacah  yang  digunakan  untuk pengujian pada Gambar 2.
Bahan yang diuji pada penelitian ini adalah pelepah kelapa sawit dari tanaman yang berumur 5- 10 tahun. Bagian pelepah meliputi  bagian  daun,  rachis,  dan petiole. Bagian yang memiliki serat paling keras adalah bagian petiole yang merupakan bagian pangkal dari pelepah. Pelepah sawit memiliki ukuran panjang hingga mencapai 5 m dan ukuran lebarnya bervariasi.
Gambar 2. Mesin Pencacah Pelepah Sawit Sistem Rotary
Langkah-langkah yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Pelepah kelapa sawit dipotong menjadi 3 bagian untuk memudahkan proses pencacahan
2. Melakukan penimbangan pelepah sawit dengan berat 5 kg untuk 3 kali proses pencacahan
3. Melakukan percobaan dengan mengatur kecepatan putaran 1300 rpm.
4. Mengukur  waktu  untuk  setiap  kali  percobaan,  dimulai  saat  pelepah  sawit  dimasukkan  ke  saluran masuk hingga pelepah selesai tercacah
5. Melakukan perbandingan terhadap waktu dan hasil cacahan pelepah sawit
6. Menganalisa hasil percobaan dan membuat kesimpulan.

## 2.2. Parameter yang diamati
Parameter  yang  diamati  pada  proses  pengoperasian  mesin  pencacah  adalah  kapasitas  efektif mesin, rendemen cacahan, dan ukuran panjang hasil cacahan.
1. Kapasitas Efektif Mesin
Kapasitas  efektif  mesin  adalah  perbandingan  massa  pelepah  kelapa  sawit  hasil  cacahan  terhadap waktu pencacahan. Kapasitas efektif mesin dihitung dengan menggunakan persamaan (1).
𝐾𝑒𝑚 = 𝑚𝑘 (𝑘𝑔) 𝑡 (𝑗𝑎𝑚) (1)
Dengan:
K em = kapasitas efektif mesin (kg/jam) mk  = massa cacahan keluar (kg) t      = waktu pencacahan (jam)
2. Rendemen Cacahan
Rendemen adalah persentase perbandingan massa hasil cacahan pelepah kelapa sawit yang keluar dari  mesin  dengan  massa  awal  sebelum  pelepah  dicacah.  Rendemen  cacahan  dihitung  dengan menggunakan persamaan (2).
𝑅𝑐 = 𝑚𝑘 (𝑘𝑔) 𝑚𝑎 (𝑘𝑔) 𝑥 100 (2)
Dengan:
Rc  = rendemen cacahan (%) mk = massa cacahan keluar (kg) ma = massa awal pelepah (kg)
3. Ukuran Panjang Hasil Cacahan
Ukuran  panjang  hasil  cacahan  dihitung  dengan  menggunakan  persamaan  (3),  sehingga  diperoleh persentase masing-masing kelompok.
𝑃𝑢 = 𝑚𝑐 (𝑘𝑔) 𝑚𝑠 (𝑘𝑔) 𝑥 100
(3)
Dengan:
Pu = Presentase panjang cacahan mc = massa cacahan ukuran ≤ 50 mm ms = massa sampel cacahan

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Mesin pencacah menggunakan penggerak motor diesel berbahan bakar bensin dengan daya 7 HP. Kecepatan putaran pada proses pencacahan diatur 1300 rpm. Sistem pencacahan menggunakan pisau potong berjumlah 8 buah yang dapat dilepas pasang sehingga mudah dalam perawatannya. Bagian-bagian dari mesin terdiri dari rangka yang dilengkapi dengan roda, cover, saluran masuk dan keluar, pulley dan belt, poros, dudukan pisau potong, bearing dan dudukannya, serta baut dan mur sebagai pengikat.

## 3.1. Kapasitas Efektif Mesin
Kapasitas  efektif  mesin  adalah  kemampuan  mesin  untuk  mencacah  pelepah  kelapa  sawit persatuan waktu. Kapasitas efektif mesin dihitung dengan melakukan pengulangan sebanyak 3 (tiga) kali.
Pelepah  kelapa  sawit  dipotong  menjadi  tiga  bagian  kemudian  ditimbang  seberat  5  kg.  Perhitungan kapasitas efektif mesin menggunakan persamaan (1), yaitu dengan membagi massa hasil cacahan pelepah yang keluar dari saluran dengan waktu yang diperlukan pada proses pencacahan. Nilai hasil perhitungan pada Tabel 1.
Tabel 1. Nilai Kapasitas Efektif Mesin Pengulangan ma (kg) t(jam) mk (kg) Kem (kg/jam) 1 5 0,022 4,9 222,73 2 5 0,018 4,85 269,44 3 5 0,02 4,8 240 Rata-rata 5 0,02 4,85 244,06
Pada tabel 1 menunjukkan nilai kapasitas efektif mesin rata-rata dari hasil uji coba dengan tiga kali pengulangan adalah sebesar 244,06 kg/jam. Uji coba dilakukan sebanyak tiga kali pengulangan dan masing-masing pengujian dilakukan dengan menimbang pelepah kelapa sawit seberat 5 kg. Massa hasil cacahan pelepah kelapa sawit yang keluar dari mesin tidak sama dengan massa awal sebelum pelepah kelapa sawit dicacah. Hal ini disebabkan karena ada sebagian kecil hasil cacahan yang tertinggal di dalam cover mesin pencacah dan terlilit pada poros dudukan pisau potong.
Pada persyaratan untuk kinerja mesin pencacah pada SNI 7580 : 2010, kapasitas efektif mesin dapat dibagi menjadi 3 (tiga) kelas, yaitu kelas A berkapasitas <600 kg/jam, kelas B berkapasitas 600-1500 kg/jam, dan kelas C dengan kapasitas > 1500 kg/jam  [10]. Maka kapasitas mesin pencacah pelepah kelapa sawit sistem rotary termasuk dalam kategori kelas A.

## 3.2. Rendemen Cacahan
Rendemen cacahan merupakan perbandingan persentase massa hasil cacahan yang keluar dari mesin  pencacah  terhadap  persentase  massa  awal  pelepah  sebelum  dicacah.  Perhitungan  rendemen menggunakan  persamaan  (2)  dan  hasil  perhitungan  rendemen  cacahan  rata-rata  ditunjukkan  pada Tabel 2.
Pada  Tabel  2  menunjukkan  bahwa  nilai  rendemen  cacahan  rata-rata  yang  diperoleh  adalah sebesar 97 %. Nilai rendemen cacahan menunjukkan banyaknya hasil cacahan yang keluar dari  mesin. Semakin rendah nilai rendemen menunjukkan semakin banyak hasil cacahan yang tertinggal pada mesin pencacah. Massa cacahan yang masih tertinggal di mesin ditunjukkan dengan simbol mt dan berdasarkan data pada Tabel 2 bahwa persentase kehilangan hasil cacahan rata-rata mencapai 3 %.
Tabel 2. Rendemen Cacahan Pengulangan ma(kg)  mk (kg) mt(kg) Rc (%) 1 5 4,9 0,1 98 2 5 4,85 0,15 97 3 5 4,8 0,2 96 Rata-rata 5 4,85 0,15 97

## 3.3. Ukuran Hasil Cacahan
Ukuran hasil cacahan  pelepah kelapa sawit yang diperoleh  dibagi menjadi  dua bagian. Bagian yang  pertama  adalah  yang  panjangnya  ≤  50  mm  sedangkan  bagian  yang  kedua  adalah  bagian  yang memiliki  panjang    >  50  mm  seperti  yang  telah  distandardkan  pada  SNI  7580  :  2010.  Ukuran  cacahan pelepah  kelapa  sawit  yang  dihasilkan  dari  mesin  ini  adalah  kurang  dari  50  mm,  namun  ukuran  daun pelepah masih panjang yaitu berkisar antara 50 mm - 200 mm. Sampel hasil cacahan pelepah kelapa sawit yang  diukur  adalah  sebanyak  100  g.  Ukuran  yang  sesuai  dengan  syarat  kinerja  mesin  pencacah  untuk pupuk organik adalah apabila panjang hasil cacahan ≤ 50 mm [10]. Gambar pelepah kelapa sawit sebelum dan setelah dicacah ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Hasil Cacahan Pelepah Kelapa Sawit
Tabel 3 menunjukkan pengelompokan hasil cacahan pelepah kelapa sawit berdasarkan ukuran panjang hasil cacahan.
Tabel 3. Persentase Hasil Cacahan Berdasarkan Ukuran Panjang ms (gr) Cacahan Ukuran ≤ 50 mm (gr) Cacahan Ukuran > 50 mm (gr) Cacahan ≤ 50 mm (%) Cacahan > 50 mm (%) 100 91,5 8,5 91,5 8,5 100 87 13 87 13 100 90 10 90 10 Rata-rata 89,5 10,5 89,5 10,5
Persentase rata-rata hasil cacahan berukuran ≤ 50 mm adalah sebesar 89,5 % dan persentase rata-rata hasil cacahan berukuran > 50 mm adalah sebesar 10,5 %. Persentase minimum hasil cacahan berukuran ≤ 50 mm dari suatu mesin pencacah untuk bahan baku kompos yang telah disyaratkan oleh SNI 7580 : 2010 adalah sebesar 80 % [10].  Sehingga ukuran hasil cacahan mesin pencacah sistem rotary telah memenuhi syarat SNI 7580 : 2010.

## KESIMPULAN
Mesin pencacah pelepah kelapa sawit sistem rotary berdimensi 1420 mm x 930 mm x 1195 mm menggunakan  bahan  bakar  solar.  Pisau  potong  pada  mesin  dirancang  dapat  dilepas  pasang  untuk memudahkan proses perawatan atau penggantian pisau. Kapasitas efektif mesin pencacah rata-rata yang diperoleh  dari  pengujian  sebanyak  tiga  kali  pengulangan  dengan  menggunakan  penggerak  7  HP  serta kecepatan putaran 1300 rpm adalah sebesar 244,06 kg/jam dan termasuk dalam kategori kelas A pada SNI 7580 : 2010. Nilai rendemen pencacahan yang menunjukkan banyaknya hasil cacahan yang keluar dari mesin pencacah adalah sebesar 97 %. Sedangkan persentase hasil cacahan dengan ukuran panjang ≤ 50 mm adalah 89,5 % dan sudah memenuhi syarat SNI 7580 : 2010.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. H.  Aholoukpe,  B.  Dubois,  A.  Flori,  Deleporte,  G.  Amadji,  J.  Chotte  dan  D.  Blavet,  “Estimating Aboveground  Biomass  of  Oil  Palm:  Allometric  Equations  for  Estimating  Frond  Biomass,”  Journal Forest Ecologi Management, vol. 292, pp. 122-129, 2013.
[2].   A.  Morel,  S.  Saatchi,  Y.  Malhi,  N.  Berry,  L.  Banan,  D.  Burslem,  R.  Nilus  dan  R.  Ong,  “Estimating Aboveground Biomass in Forest and Oil Palm Plantation in Sabah, Malaysian Borneo using ALOS PALSAR Data,” Jounal Forest Ecology and Management, vol. 262, pp. 1786-1798, 2011.
[3].   S. Risza, Masa Depan Perkebunan Kelapa Sawit Indonesia, Yogyakarta: Kanisius, 2010.
[4].   F. Rusadi, “Evaluasi  Teknis dan  Ekonomis Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit Rancangan BBP
MEKTAN sebagai Bahan Baku Kompos,” 2012. [Online]. Available:
http://repository.unand.ac.id/19940/1/jurnal_febriani_rusadi_teknik_pertanian_unand.pdf. [Diakses 18 Juli 2019].
[5].   M. Bernal, J. Alburquerque dan R. Moral, “Composting a animal manures and chemical criteria for compost maturity assessment. A review,” Journal Bioresource Technology, vol. 100, pp. 5444-5453, 2009.
[6].   R. Bulan, T. Mandang, W. Hermawan dan Desrial, “Pemanfaatan Limbah Daun Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku Pupuk Kompos,” Rona Teknik Pertanian, vol. 9, no. 2, 2016.
[7].   R.  Bulan,  “Pertimbangan  Sifat  Mekanik  Pelepah  Sawit  Terhadap  Proses  Pengomposan  Sebagai Acuan Desain Mesin Pencacah,” Jurnal Keteknikan Pertanian, vol. 04, pp. 123-130, 2016.
[8].   K.  Umam,  A.  P.  Munir  dan  R.  Sigalingging,  “Rancang  Bangun  Alat  Pencacah  Pelepah  Sawit  Tipe Serut,” Rekayasa Pangan dan Pertanian, vol. 6, no. 2, pp. 300-305, 2018.
[9].   M. A. S. Rala, S. Asmara dan S. Suharyatun, “Pengaruh Kecepatan Putar Terhadap Unjuk Kerja Mesin Pencacah Pelepah Kelapa Sawit (Chopper) Tipe TEP-1,” Teknik Pertanian Lampung, vol. 6, no. 3, pp. 189-196, 2017.
[10].  Badan Standardisasi Nasional, Mesin pencacah (chopper) bahan pupuk organik - Syarat mutu dan metode uji, SNI 7580-2010, Jakarta: Dewan Standard Nasional, 2010.