Analisis Kinerja dan Optimasi Desain Silinder Penyisir untuk Mesin Pemanen Padi Tipe Sisir (Stripper)

Abstract

Mesin pemanen tipe stripper memiliki sejumlah keunggulan yang menjadikannya sesuai untuk kondisi pertanian di Indonesia. Keunggulan tersebut antara lain desain yang sederhana dengan sedikit komponen sehingga mudah dirawat, dapat diproduksi oleh bengkel lokal, harganya lebih terjangkau, membutuhkan daya yang rendah, serta cocok digunakan pada petakan sawah yang kecil, sempit, atau bertingkat. Meskipun demikian, efisiensi pemanenan mesin ini masih relatif lebih rendah dibandingkan dengan combine harvester, dan hasil panennya cenderung memiliki tingkat kotoran yang tinggi. Hal ini berkaitan erat dengan desain sisir dan kecepatan putar silinder penyisir, yang perlu disesuaikan dengan karakteristik morfologi malai padi. Oleh karena itu, tujuan utama penelitian ini adalah untuk menentukan desain silinder penyisir dan kecepatan putar yang paling sesuai guna menghasilkan efisiensi panen yang tinggi, kehilangan hasil yang rendah, tingkat kebersihan hasil panen yang baik, serta kebutuhan daya yang minimal. Untuk mencapai tujuan tersebut, pendekatan yang digunakan adalah optimalisasi desain sisir dan kecepatan putar silinder penyisir melalui percobaan eksperimental, dengan mempertimbangkan data karakteristik fisik dan mekanik dari bulir dan malai padi pada beberapa varietas lokal Indonesia. Hasil penelitian ini diharapkan dapat memperluas pemahaman mengenai hubungan antara desain serta kecepatan silinder penyisir dengan morfologi dan sifat mekanik padi lokal. Temuan ini dapat dijadikan dasar rekomendasi teknis bagi perancang dan produsen mesin pertanian dalam merancang alat panen yang lebih efisien, mengurangi kehilangan hasil, dan menurunkan konsumsi daya. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap utama, yaitu: (1) pengukuran karakteristik tanaman dan malai padi, (2) pengujian kinerja silinder penyisir dalam proses pemanenan, dan (3) penentuan desain silinder penyisir serta kecepatan putar silinder yang optimum. Pada tahap pertama, fokus penelitian diarahkan pada analisis karakteristik fisik dan mekanik tanaman padi yang berpengaruh terhadap kinerja mesin panen tipe stripper. Analisis dilakukan terhadap empat varietas padi lokal, yaitu Sintanur, Cakrabuana, Pajajaran, dan Siliwangi, yang memiliki perbedaan dalam hal tinggi tanaman, kekuatan batang, kekuatan malai, kekuatan batang malai, serta kadar air saat panen. Pada tahap kedua, pengujian dilakukan dengan mengambil sampel malai padi secara acak dari keempat varietas yang telah dipanen. Selanjutnya, pengujian dilakukan menggunakan aparatus uji laboratorium, di mana setiap desain tipe silinder penyisir yang telah dirancang diuji dengan menyisir tanaman padi yang dipasang pada rangka uji berbentuk bak, terdiri atas tiga baris tanaman secara horizontal dan sepuluh baris secara vertikal (memanjang). Setiap desain silinder penyisir diuji secara bergantian pada keempat varietas padi tersebut, dimulai dari satu varietas hingga seluruhnya, untuk memperoleh data kinerja yang mencakup efisiensi pemanenan, kehilangan hasil, tingkat kebersihan, dan konsumsi daya.

Pada tahap ketiga, penelitian ini merancang dan memilih tipe silinder penyisir yang berperan penting dalam proses pemisahan biji padi dari malai. Desain silinder penyisir yang efisien sangat berkontribusi dalam mengurangi kehilangan hasil serta meningkatkan mutu biji padi yang dipanen. Tiga tipe silinder penyisir diuji dalam penelitian ini, yaitu (1) tipe runcing lurus dengan panjang 50 cm, tinggi 12,5 cm, dan ketebalan 0,2 cm; jarak antarsisir atas 4 cm dan sisir bawah 1,5 cm, dengan susunan sisir yang lebih renggang sehingga memungkinkan proses pemisahan biji lebih longgar; (2) tipe runcing lengkung dengan spesifikasi panjang 50 cm, tinggi 12,5 cm, dan ketebalan 0,2 cm; jarak antarsisir atas 3 cm dan bawah 0,8 cm, dengan desain yang lebih rapat sehingga efisiensi pemisahan lebih tinggi dibandingkan tipe Runcing lurus; dan (3) tipe lurus dengan tinggi paling besar, yaitu 15 cm, panjang 50 cm, dan ketebalan 0,2 cm, serta jarak antarsisir atas dan sisir bawah 1 cm, yang dirancang untuk menangkap dan memisahkan biji padi secara merata dan efektif. Berdasarkan hasil pengujian, terdapat perbedaan signifikan dalam nilai threshing force dan kebutuhan torsi perontokan di antara keempat varietas padi yang diuji pada setiap posisi batang malai (upper, middle, dan basal). Varietas Pajajaran secara konsisten menunjukkan nilai threshing force dan torsi perontokan terendah, yaitu 0,39 N dan 21,43 Nm, mencerminkan struktur malai yang lebih mudah dirontokkan. Sebaliknya, varietas Cakrabuana memiliki nilai tertinggi, dengan threshing force maksimum mencapai 0,55 N (pada posisi middle dan basal) dan torsi perontokan tertinggi sebesar 117,55 Nm, mengindikasikan malai yang lebih kuat atau padat. Varietas Siliwangi mencatat nilai threshing force tertinggi pada posisi upper (0,48 N), sedangkan varietas Sintanur menunjukkan nilai menengah (0,47 N pada posisi basal), yang juga tercermin pada nilai torsi perontokannya. Perbedaan kebutuhan gaya dan torsi ini menguatkan bahwa karakteristik morfologi malai antar varietas, seperti kekuatan ikatan gabah dan kekokohan tangkai, sangat mempengaruhi besarnya gaya dan torsi yang dibutuhkan dalam proses perontokan menggunakan pemanen tipe sisir. Berdasarkan hasil pengujian terhadap empat varietas padi pada tiga tingkat kadar air (25%, 19%, dan 14%) serta hasil optimasi kecepatan putar silinder penyisir, diperoleh bahwa pemilihan tipe sisir dan kecepatan silinder yang tepat sangat menentukan kinerja pemanenan padi. Tipe sisir runcing lengkung terbukti memberikan kinerja terbaik dalam menghasilkan gabah bersih dengan tingkat losses paling rendah pada seluruh kadar air yang diuji. Rata-rata, tipe ini menghasilkan gabah bersih sebesar 92,68% (25%), 93,47% (19%), dan 94,60% (14%) dengan losses relatif rendah masing-masing sebesar 6,92%, 6,87%, dan 6,72%. Sebaliknya, tipe runcing lurus menunjukkan kinerja terendah, terutama pada kadar air 25%. Sementara itu, hasil optimasi kecepatan putar silinder penyisir menunjukkan bahwa kecepatan rendah, khususnya 54 rpm, memberikan kinerja terbobot tertinggi untuk varietas Sintanur, Siliwangi, dan Cakrabuana, dengan kombinasi efisiensi pemanenan yang tinggi, kehilangan gabah yang minimal, hasil panen yang bersih, serta konsumsi daya yang efisien. Untuk varietas Pajajaran, kecepatan optimal sedikit lebih tinggi, yakni 62 rpm, yang memberikan keseimbangan terbaik antara efisiensi panen, kebersihan hasil, dan efisiensi energi. Kecepatan putar yang terlalu tinggi terbukti meningkatkan kehilangan hasil, jumlah kotoran, dan konsumsi energi, sehingga kurang direkomendasikan. Oleh karena itu, kombinasi antara penggunaan sisir runcing

lengkung dan penyesuaian kecepatan silinder penyisir yang sesuai dengan karakteristik varietas sangat krusial untuk memperoleh hasil panen yang optimal, bersih, dan hemat energi.