Electronic Theses and Dissertation

Indonesia merupakan negara agraris tropis dengan potensi perkebunan yang sangat besar, terutama dari komoditas kelapa sawit, kelapa, dan pinang. Selain menghasilkan produk bernilai ekonomi tinggi, ketiga tanaman ini juga memproduksi limbah dalam jumlah besar, salah satunya pelepah yang selama ini belum dimanfaatkan secara optimal. Limbah pelepah yang menumpuk dapat menjadi sumber penyakit, sulit terurai karena kandungan lignoselulosa tinggi, serta mengganggu lahan. Oleh sebab itu, diperlukan inovasi teknologi untuk membantu proses pencacahan pelepah agar lebih efisien dan ramah bagi pelaku usaha maupun petani. Penelitian ini bertujuan merancang dan membangun mesin pencacah portabel untuk mengolah pelepah sawit, kelapa, dan pinang. Proses penelitian meliputi identifikasi masalah, perancangan desain menggunakan SolidWorks, pembuatan komponen mesin, serta uji fungsional dan struktural untuk memastikan kinerja alat. Pengukuran karakteristik pelepah dilakukan sebagai dasar desain, meliputi panjang, lebar, dan kadar air. Pelepah sawit memiliki panjang rata-rata 514 cm dan lebar 104,67 cm; pelepah kelapa 374 cm dan lebar 180,33 cm; sedangkan pinang berukuran lebih kecil yaitu panjang 175 cm dan lebar 99,33 cm. Ketiganya memiliki kadar air tinggi pada pelepah, dengan nilai tertinggi pada pelepah sawit (72–75%), sedangkan daun menunjukkan kadar air lebih rendah. Uji tahanan potong juga memperkuat bahwa pelepah sawit memiliki resistansi tertinggi sehingga membutuhkan daya mesin terbesar. Hasil analisis kebutuhan gaya menunjukkan bahwa pelepah sawit membutuhkan gaya potong terbesar yaitu 1030,5 N, disusul pelepah kelapa 765,18 N dan pinang 588,6 N. Berdasarkan hasil tersebut, kebutuhan daya mesin ditetapkan sebesar 7 hp untuk menjamin proses pencacahan berjalan optimal. Mesin juga dirancang dengan putaran maksimum 3560 rpm, torsi pencacah 154,5075 N.m, kecepatan poros penggerak 3164 rpm, serta diameter poros 25 mm. Komponen utama mesin meliputi rangka, motor bensin, saluran pengumpan, mata pisau pencacah berbentuk piringan dengan tiga bilah pisau, sistem transmisi pulley–sabuk, tabung penutup, dan dua saluran keluaran. Hasil uji fungsional menunjukkan mesin mampu mencacah 5 kg pelepah sawit dalam 1 menit 27 detik, pelepah kelapa dalam 1 menit, dan pelepah pinang dalam 51 detik. Ukuran cacahan yang dihasilkan berkisar 3–5 cm dan telah memenuhi standar SNI 7580:2010 sebagai bahan pembuatan kompos. Secara keseluruhan, mesin pencacah portabel ini berhasil dirancang dan diuji dengan hasil yang memuaskan. Mesin bekerja efektif, efisien, dan mampu mengurangi hambatan dalam pengolahan limbah pelepah sawit, kelapa, dan pinang. Inovasi ini berpotensi membantu petani dan UMKM dalam memanfaatkan limbah pelepah menjadi bahan bernilai guna seperti kompos dan pakan ternak, serta mendukung pengelolaan lingkungan yang lebih baik.

Indonesia is a tropical agrarian country with enormous plantation potential, particularly in oil palm, coconut, and areca nut commodities. In addition to producing high economic value products, these three crops also generate large amounts of waste, one of which is fronds that have not been optimally utilized. The accumulation of frond waste can become a source of disease, is difficult to decompose due to its high lignocellulosic content, and may interfere with land use. Therefore, technological innovation is needed to support the frond chopping process to be more efficient and environmentally friendly for farmers and small-scale enterprises. This study aims to design and build a portable chopping machine for processing oil palm, coconut, and areca nut fronds. The research process includes problem identification, design development using SolidWorks, component fabrication, and functional and structural testing to ensure machine performance. Measurements of frond characteristics were conducted as the basis for the design, including length, width, and moisture content. Oil palm fronds have an average length of 514 cm and a width of 104.67 cm; coconut fronds have a length of 374 cm and a width of 180.33 cm; while areca nut fronds are smaller, with a length of 175 cm and a width of 99.33 cm. All fronds have high moisture content, with the highest value found in oil palm fronds (72–75%), while the leaves show lower moisture content. Cutting resistance tests also confirmed that oil palm fronds have the highest resistance, thus requiring the greatest machine power. The force requirement analysis shows that oil palm fronds require the highest cutting force of 1030.5 N, followed by coconut fronds at 765.18 N and areca nut fronds at 588.6 N. Based on these results, the required engine power was set at 7 hp to ensure optimal chopping performance. The machine was also designed with a maximum rotational speed of 3560 rpm, a chopping torque of 154.5075 N·m, a driving shaft speed of 3164 rpm, and a shaft diameter of 25 mm. The main components of the machine include the frame, gasoline engine, feeding chute, disc-type chopping blades with three cutting knives, pulley–belt transmission system, protective casing, and two output channels. Functional test results show that the machine is capable of chopping 5 kg of oil palm fronds in 1 minute 27 seconds, coconut fronds in 1 minute, and areca nut fronds in 51 seconds. The resulting chopped material size ranges from 3 to 5 cm and meets the SNI 7580:2010 standard for compost raw materials. Overall, this portable chopping machine was successfully designed and tested with satisfactory results. The machine operates effectively and efficiently and is able to reduce obstacles in processing oil palm, coconut, and areca nut frond waste. This innovation has the potential to assist farmers and MSMEs in utilizing frond waste into valuable products such as compost and animal feed, as well as supporting better environmental management.