II. Objek 2 (SIFAT FISIK BIJI-BIJIAN)
2.2.1 Tujuan dan Manfaat
2.2.1.1 Tujuan Praktikum
Adapun
tujuan praktikum adalah :
1. Menentukan bulk Density (g/cm³) biji-bijian
2.
Menentukan angle of repose biji-bijian (°)
3. Menentukan
angle of friction biji- bijian (°)
2.2.1.2 Manfaat Praktikum
Sedangkan manfaat
praktikum adalah :
1. Mahasiswa
dapat mengetahui bulk density biji-bijian
yang di ukur atau yang di jadikan sampel
2.
Mahasiswa dapat mengetahui angle of repose biji- bijian yang diukur
3.
Mahasiswa dapat menentukan angle of friction biji-bijian yang di
gunakan
4.
Mahasiswa dapat mengetahui sifat alamiah
dari biji-bijian yang di gunakan
2.2.2 Tinjauan Pustaka
Sifat fisik hasil
pertanian berbeda dengan sifat fisik hasil industri. Sifat fisik yang merupakan
ciri khas produk pertanian adalah:
1.
Perishabel,
yaitu mudah busuk dan rusak
2.
Bulky,
yaitu pengambilan banyak tempat sehingga sulit untuk di pindahkan karena berat
dan sifat fisiknya agak kaku
3. Voluminous,
yaitu hasil pertanian yang tidak berat membutuhkan ruang dan tempat yang cukup
besar. Misalnya pada padi
Jadi sebenarnya barang voluminous juga termasuk barang yang bersifat bulky, tapi tidaklah
semua barang-barang bulky adalah voluminous. Buah, sayuran dan daging adalah
hasil pertanian yang bersifat perishabel, sedangkan gabah, jagung, singkong,
kacang tanah, telur merupakan hasil-hasil pertanian bersifat bulky.
Barang-barang yang bersifat perishabel memerlukan perlakuan dan pekerjan fisik
yang baik, hati-hati serta teliti dan membutuhkan tempt penyimpanan yang lebih
baik sebelum barang tersebut menjadi busuk. Jika barang sudah rusak bentuk
fisiknya atau busuk, maka sidah pasti nilai dan kualitas barang tersebut
menurun.
Barang-barang bulky
relatif membutuhkan biaya penyimpanan dan biaya pengankutan yang tinggi.
Sifat fisik bahan
yang sangat berpengaruh terhadap desain hoper adalah angle of repose. Sifat ini adalah sifat teknik dari suatu bahan
berbentuk granular yang dituang dalam suatu permukaan horizontal maka akan
terbentuk suatu gundukan berbentuk kerucut. Sudut antara permukaan gundukan
terhadap permukaan horizontal inilah yang disebut dengan angle of repose.
Angle
of friction adalah suatu sudut yang dibentuk oleh
suatu permukaan dengan bidang horizontal pada saat gabah diatas permukaan
tersebut meluncur karena gaya berat. Densitas bulk adalah perbandingan antara
berat dan volume. Data dari bulk density
penting untuk perhitungan dimensi dari bulk strorege fasilities penampungan
kapasitas tertentu.
Karakteristik fisik pada biji-bijian:
a. Bentuk
dan ukuran
Kriteria
untuk benruk dan ukuran :
1. Charted standars
(gambar standar)
Digunakan
untuk mengukur penampang memanjang dan melintang objek.
Contoh
bentuknya yaitu:
1. Round
(bundar)
2. Oblate
(membujur)
3. Cone
(kerucut)
2.
Roundness (Rd) = Ap/Ac
Merupakan ukuran keruncingan sudut dari suatu bahan
padat. Nilai round (kebundaran) suatu
bahan padat. Nilai round suatu bahan berkisar dari 0-1. Apabila nilai
kebundaran suatu bahan hasil pertanian mendekati 1, maka bentuk bahan tersebut
bundar. Ada bebrapa metode untuk mengestimasi kebundarn suatu benda diantaranya
adalah :
Roundness (Rd) = sigma r/NR
Dimana
: Ap = Luas permukaan proyeksi terbesar dlam posisi bebas
Ac = Luas permukaan proyeksi terkecil yang membatasinya
Roundness
3.
Sphericity
Merupakan perbandingan antara luas permukaan bola yang
mempunyai volume yang sama dengan bahan dan dengan luas permukaan bahan.
Dirumuskan
sebagai berikut :
Sphericity = [(volume bahan / volume bola yang mengelilingi) ^1/3 ] / a
Geometric Mean Diameter
(GMD) = (a.b.c) ^1/3
Bulk Density
= massa/volume
Dimana
:
V = ¼ Ï€ d ² t
b.
Volume dan Densitas
Densitas
terbagi menjadi dua yaitu:
1. Densitas
kamba (bulk densiti)
Merupakan perbandingan bobot bahan dengan volume yang di
tempatinya, termasuk ruang kosong di antara butiran makanan.
2. Densitas
nyata
Merupakan perbandingan bobot bahan dengan volume yang
hanya di tempati oleh butiran bahan tidak termasuk ruang kosong.
Metode
penentuan volume dan densitas:
1. Gelas
ukur
2. Piknometer
3. Densitimeter
Volume dan densitas juga dapat berperan sebagai
aplikasi aplikasi seperti :
1. Pengeringan
dan penyimpanan
2. Rancangan
silo dan ruang penyimpanan
3. Mesin
kompresi mekanikal
4. Pemisahan
bahan bahan asing
5. Penentuan
kemurnian benih
6. Separasi
dan grading
7. Evaluasi
kematangan
8. Tekstur
dan kelunakan buah
9. Estimasi
ruang udara di dalam jaringan tanaman
Biji adalah bakal biji dari tumbuhan berbunga yang
telah masak. Biji dapat terlindung dari organ lain atau tidak. Dari sudut
evolusi, biji merupakan embrio atau tumbuhan kecil yang termodifikasi sehingga
dapat bertahan lebih lama pada kondisi kurang sesuai untuk pertumbuhan.
Kacang kedelai adalah salah satu tanaman polong –
polongan yang menjadi bahan dasar banyak makanan dari asia timur seperti kecap,
tahu dan tempe.
Kacang tanah adalah tanaman polong – polongan atau
legumeanggota suku fabaceae yang di
budidayakan, serta menjadi kacang – kacangan terpenting setelah kedelai di
Indonesia.
Kacang hijau (vigna
radita) adalah sejenis palawija yang di kenal luas di daerah tropika.
Tumbuhan yang termasuk suku polong – polongan (fabaceae) ini memiliki banyak
manfaat dalam kehidupan sehari – hari sebagai sumber bahan pangan berprotein
tinggi.Kacang merah hampir sama dengan kacang-kacangan yang lainnya.
Biji adalah bahan paling mendasar untuk manusia dan
hewan. Kandungan pori yang tinngi, pdad bijian menyediakan sumber energy utama
bagi manusia dan hewan, selain kandungan protein dan lemaknya. Padi, gandum,
dan jagung adalah bijian utama sumber pangan dan telah menjadi makanan pokok
sejak awal peradaban manusia. Termasuk dalam bijian adalh serealia, kacangan,
dan bijian berlemak tinggi.
Bijian merupakan bahan pangan yang tahan lama karena
tidak mudah rusak selama pengangkutan akan dapat mempertahankan mutunya dalam
penyimpanan yang panjang jika telash diperlakukan dengan berat selama panen,
pengeringan, dan penyimpanan. Kegagalan dalam menerapkan cara-cara dan prosedu
yang baik dalam berbagai kegiatan penanganan pascapanen tadi dapat menyebabkan
penurunan mutu yang cepat dan susut yang tinggi.
Pengetahuan mengenai sifat alamiah dan struktur bijian
sangat diperlukan dalam memahami perilaku bijian setelah panen sehingga dapat
diupayakan pengembangan system pascapanen yang cocok untuk produk dan kondisi
lingkungan tertentu. Sebagai contoh struktur biji jagung mungkin akan
mempengaruhi laju pengeringan, misalnya biji jagung akan mengalami kehilangan
air yang cepat bila ada bagian yang pecah atau hilang. Komposisi kimia dan
sifat-sifat fisik juga dapat mempengaruhi karakteristik penyerapan air oleh
bijian dan laju pengeringan.
Tiga jenis bijian utama padi, jagung, dan gandum
berasal dari tanaman jenis rerumputa yang menghasilkan biji atau kerel. Kadar
air ketiga jenis bijian ini ketika dipanen bervariasi, yaitu antara 18%-38%
tetapi agar dapat disimpan dengan aman kadar air harus diturunkan sampai
13%-14% tergantung pada kondisi dan lama penyimpanan. Dengan demikian
pengeringan langsung setalah panen adalah umum laju pengeringan semakin tinggi
bila bulk density semakin rendah, panas spesifik semakin rendah, porositas
semakin tinggi, dan luas permukaan spesifik semakin tinggi.
Tingkat susut bijian juga dipengaruhi oleh factor
fisik, biologis, dan fisiologis dari bijian itu sendiri. Faktor-faktor yang
berpengaruh terhadap tingkat susut bijian antara lain :
1. Faktor
fisik, misalnyay terjadi karena :
a. Panen,
dimana kemungkinan terjadi ceceran bijian terutama jika panen dilakukan tanpa
bantuan peralatan atau mesin.
b. Perontokan,
disebabkan oleh adanya bijian yang tidak dapat dirontokkan sehingga ikut
terbuang bersama tangkai / malai tanaman.
c. Pengeringan,
disebabkan oleh pengeringan yang tidak sempurna atau tidak merata sehingga
banyak kerusakan atau yang tidak tergiling dengan baik saat penggilingan.
d. Pengangkutan
dan penyimpanan, disebabkan oleh adanya produk yang tercecer akibat penggunaan
kemasan yang tidak baik.
2. Faktor
biologis, misalnya serangga dan ham yang dapat menyerang produk selama berada
pada tanamannya atau selama dalam penyimpanan. Hama tikus mislanya, selain
memakan produk juga mencemari produk dengan kotoran dan kencing mereka.
3. Faktor
fisiologis, hanya terjadi pada bijian dengan kadar air tinggi. Dengan demikian
bila bijian telah dikeringkan hingga kadar air 13%-14% kemungkinan tidak akan
mengalami kerusakan akbiat aktivitas fisiologis selama dalam penyimpanan.
2.2.3 Bahan dan Alat
2.2.3.1 Bahan
1.
Kedelai 1 kg
2.
Kacang tanah 1kg
3.
Kacang merah 1 kg
4.
Kacang hijau 1kg
2.2.3.2 Alat
1.
Timbangan
digital / manual
2. Varnier
caliper / micrometer
3.
Papan
triplek dan kertas karton (40x40)
4.
Gelas
ukur / tabung kosong
5.
Busur
2.2.4 Metoda
a. Ukur
panjang (d mayor), lebar (d moderat)dan tebal (d minor)bahan dengan menggunakan
verbier caliper atau micrometer. Sample pada masing – masing bahan yang
digunakan sebanyak 10 butir. Data yang di dapatkan selanjutnya dimasukkan pada
tabel sampel bahan dan hitungan nilai rata ratanya.
b. Tentukan
geometric mean diameter, yaitu:
GMD
= (dmayor x dmoderat x dminor) ^1/3
c. Ditentukan
shpericityyaitu :
S = (GMD /
dminor )
d. Tentukan
bulk densitybahan, yaitu: timbang tabung kosong (W1), timbang
tabung kosong + bahan (W2), ukur volume tabung (V)
Bulk density=
m/v
Dimana: m = massa dari bahan
(g)
v = volume tabung (V) = ¼ Ï€ d ² t
e. Tentukan
angle of repose, yaitu: tuangkan 1,5 kg bahan di atas bidang
datar dan selanjutnya ukur kemiringan
tumpukan bahan
Angle of respons=
arc tan t/d
f. Tentukan
angle of frictionyaitu : letakkan 10 butir masing masing
bahan di atas permukaan bidang datar ( triplek/karton) selanjutnya miringkan
bidang – bidang pelan dan ukurlah besarsudut kemiringan bidang pada saat bahan
meluncur.
2.2.5 Hasil dan Pembahasan
2.2.5.1 Hasil
Tabel 6. Data Biji-Bijian
Bahan
|
Sampel
|
Rata-Rata
|
|||
1
|
2
|
3
|
|||
Kedelai
|
0,825
|
0,720
|
0,735
|
0,760
|
|
0,610
|
0,540
|
0,645
|
0,598
|
||
0,505
|
0,510
|
0,510
|
0,510
|
||
Kacang Tanah
|
1,530
|
1,300
|
1,315
|
0,381
|
|
0,910
|
0,920
|
0,800
|
0,876
|
||
0,740
|
0,825
|
0,710
|
0,758
|
||
Kacang Merah
|
1,930
|
1,525
|
1,640
|
1,689
|
|
0,640
|
0,710
|
0,730
|
0,693
|
||
0,540
|
0,535
|
0,615
|
0,563
|
||
Kacang Hijau
|
0,505
|
0,540
|
0,535
|
0,526
|
|
0,335
|
0,345
|
0,420
|
0,363
|
||
0,315
|
0,330
|
0,405
|
0,350
|
||
Tabel 7. Kriteria Biji-Bijian
Kriteria
|
Kedelai
|
Kacang Tanah
|
Kacang Merah
|
Kacang Hijau
|
GMD (cm)
|
0,614
|
0,654
|
0,871
|
0,405
|
Sphericity
|
0,807
|
0,728
|
0,512
|
0,769
|
Massa Bahan (g)
|
1000
|
1000
|
1000
|
1000
|
Volume Tabung (cm^3)
|
1267,232
|
1479,336
|
1337,334
|
981,431
|
Bulk Density(g/cm^3
|
0,789
|
0,676
|
0,748
|
1,018
|
Angle of Repose
|
11,346°
; 20°
|
10,679°
; 20°
|
8,611°
; 30°
|
11,309°
; 30°
|
Angle of Friction
|
10°
; 14°
|
15°
; 24°
|
13°
; 20°
|
7°
; 20°
|
2.2.5.2 Pembahasan
Pada praktikum kali
ini membahas mengenai sifat fisik biji-bijian. Bahan-bahan yang digunakan yaitu
kacang kedelai, kacang tanah, kacang hijau , dan kacang merah.
Didalam hasil Geometric Mean Diameter (GMD), data yang
di dapat pada kedelai adalah 0,614 cm. Untuk GMD kacang tanah yang didapat
adalah 0,654 cm. GMD kacang merah adalah 0,871 cm dan sedangkan untuk Geometric mean diameter kacang hijau data yang didapat adalah 0,405 cm.
Dari data yang telah
diperoleh,untuk geometic mean diameter kedelai dan kacang hijau tidak jauh
berbeda karena dilihat dari bentuk kacang hijau dan kedelai yang tidak jauh
berbeda. Namun geometric mean diameter pada bahan lain lumayan jauh berbeda, hal ini disebabkan karena ukuran yang
terdapat ada bahan-bahan tersebut, jenis bahan tersebut dan luas permuakaan
dari bahan tersebut.
Untuk sphericity yang didapat dari bahan
tersebut diantaranya yaitu pada kedalai sphericity
yang diperoleh 0,807. Untuk kacang tanah sphericity
yang diperoleh sebesar 0,728. Untuk kacang merah hasil sphericity yang diperoleh yaitu 0,512. Sedangkan sphericity kacang hijau yang diperoleh adalah 0,769. Dari semua bahan
tersebut data yang diperoleh tidak ada sphericity bahan yang lebih dari satu.
Karena jika bahan sphericitynya
mendekati satu , maka bahan tersebut semakin bulat atau bundar.dari data yang
dipeoleh, data yang nilainya mendekati satu adalah kacang kedelai
sedangkan bahan yang nilainya mendekati nol adalah merah.
Selanjutnya untuk bulk density dari bahan tersebut. Bulk density merupakan massa sebuah
partikel yang menempati suatu bahan. Bulk density ditentukan oleh berat wadah
yang di ketahui volumenya dan merupakan hasil pembagian dari berat granular dan
volume wadah.
Bulk density yang di dapat pada kedelai yaitu 0,789 g/
, kacang tanah
sebesar 0,676 g/
, kacang merah
0,748 g/
dan kacang hijau sebesar 1,018 g/
. Dari data
tersebut bulk density yang didapat berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena bahan
tersebut ketika dimasukkan ke dalam tabung, kedalamannya tidak sama. Hal ini
disebabkan karena salah satunya massa yang berbeda-beda antar bahan tersebut.
Selain itu jenis bahan yang digunakan juga berbeda-beda, meskipun bahan
tersebut sama-sama termasuk kelompok kacang- kacangan.
Dalam praktikum ini,
kita juga membahas tentang angle of
repose. Angle of repose merupakan sudut antara permukaan gundukan dengan
bidang horizontal. Jika kita melihat angle
of repose dari bahan tersebut, maka sudut yang dihitung secar manual dan
secara rumus sangat berbeda. Contohnya pada kedelai, secara manual angle of repose yang didapat yaitu 20°,
sedangkan secar rumus di dapatkan sebesar 11,346°. Hal yang mempengaruhi sudut
tersebut berbeda antara manual dan rumus yaitu kurang teliti dalam membaca
hasil pengukuran saat busur yang telah diletakkan diatas gundukan bahan
tersebut,kemudian kesalahan dalam meletakkan busur pada gundukan juga dapat
mempengaruhi terjadinya perbedaan terhadap hasil yang diperoleh, bisa saja sudut
antara tangan kita dengan lantai terlalu dekat dan terlalu jauh ketika
menaburkan di atas lantai yang telah disediakan.
Angle of repose yang diperolah setelah melakukan praktikum tidak jauh berbeda antara
kedelai dan kacang hijau. Sudut yang terbentuk secara manual yaitu 20° dan 30°.
Sedangkan sudut angle of repose terbentuk secara rumus antara kedelai dan kacang tanah
adalah 11,346° dan 11,309°. Hal ini berbeda karena bahan yang digunakan berbeda
meskipun ukurannya hampir sama. Selain itu, yang membuat angle of repose bahan ini berbeda secara rumus adalah kedalaman
dari bahan tersebut.
Angle of friction merupakan sudut yang terbentuk oleh permukaan kayu
dengan bidang horizontal. Angle of
friction yang diukur adalah menggunakan triplek dan plat tipis. Angle of friction pada kedelai yang
menggunakan triplek sudut yang terbentuk adalah 14° sedangkan dengan
menggunakan plat tipis sudut yang terbentuk adalah sebesar 10°. Pada kacang
tanah angle of friction yang terbentuk dengan menggunakan triplek yaitu 24° dan
dengan menggunakan plat tipis sudut yang terbentuk adalah 15°. Pada kacang
merah sudut yang terbentuk dengan menggunakan triplek yaitu 20° dan dengan menggunakan plat tipis sudut yang terbentuk
sebesar 13°. Pada kacang hijau, angle of frictin yang terbentuk dengan
menggunakan triplek yaitu 20° dan dengan menggunakan plat tipis sudut yang
terbentuk sebesar 7°. Dari data tersebut, bisa dikatakan bahwa angle of
friction pada setiap bahan berbeda-beda. Hal ini disebabkan karena luas
permukaan dari triplek dan plat tipis terhadap bahan tersebut dan jaga dapat
karena mengangkat bidang yang terlalu cepat dan cara pembacaan busur yang
kurang tepat. Selain itu, berdasarkan data yang di peroleh sudut yang terbentuk
dengan menggunakan triplek lebih besar dibanding plat tipis. Hal ini disebabkan
oleh bentuk permukaan dari triplek dan plat tipis yang berbeda dimana permukaan
plat lebih licin di banding permukaan triplek.
Dalam percobaan
itu sendiri kesalahan penggunaan alat lebih sering terjadi karena pengukuran yang
dilakukan memungkinkan banyak kesalahan. Misalnya dapat melakukan kesalahan
dalam pembacaan, kemudian kurangnya ketelitian dari pratikan dalam
pengerjaannya.
Aplikasi dari sifat fisik biji-bijian di bidang teknik
pertanian yaitu untuk penelitian dalam mendesain
alat yang dapat digunakan untuk
pengolahan biji-bijian . selain itu juga dapat berguna untuk mendesain
alat penyortir biji-bijian.dan untuk proses pengemasan bagaimana cara agar
dalam suatu tempat atau wadah yang digunakan terisi secara maksimal.
2.2.6 Kesimpulan dan Saran
2.2.6.1 Kesimpulan
Dari praktikum yang telah dilakukan, maka dapat
disimpulkan bahwa sifat fisik dari biji-bijian membahas mengenai bentuk dan
ukuran dari setiap bahan. Untuk geometric
mean diameter dari bahan ini dari yang terkecil adalah kacang hijau,
kedelai, kacang tanah, kacang merah. Apabila sphericty satu bahan mendekati satu, maka bahan tersebut semakin
bulat. Hal tersebut tergantung kepada GMD dan panjang dari bahan tersebut.
Selain itu, mungkin, semakin kecil bulk
density yang diperoleh, maka akan kecil pula ukuran dari bahan tersebut.
Pada angle of repose, perhitungan
rumus dan manual berbeda, hal ini disebabkan karena kurang telitinya dalam
membaca hasil pengukuran.
2.2.6.2 Saran
Dari praktikum yang telah dilakukan, saran yang dapat
diberikan kepada praktikum harus lebih teliti dalam melakukan pengukuran,
memahami modul yang telah diberikan
sebelum melakukan praktikum, dan yang terpenting ketika praktikum adalah
pengolahan data yang akurat. Kemudian ketika melakukan praktikum, perhatikan
asisten asisten ketika menjelaskan praktikum. Hal ini bermaksudkarena kita dapat melakukan praktikum dengan baik dan
benar. Untuk praktikum selanjutnya, sebaiknya berhati-hati dan dalam membaca
pengukuran agar tidak terjadi kesalahan dalam pembacaan skala.
semoga bermanfaat :)
