Pengetahuan Bahan

A.    Perspektif Sejarah dari Material

Pada kenyataannya bahwa semua yang ada di lingkungan sekitar dihasilkan dari material dan manusia bergantung pada material untuk memenuhi kebutuhan hidup.  Revolusi material dimulai dari peradaban era batu, tembaga, perunggu, besi, dan komposit yang merupakan bukti adanya material. Berikut akan dijelaskan secara singkat sejarah material pada perkembangan peradaban zaman.

Proses metalurgi dimulai sejak 6000 tahun SM, saat ini telah diketahui 86 logam dan hanya 24 jenus ditemukan selama abad 19. Logam awal ditemukan adalah emas (6000 SM) dan tembaga (4200 SM). Tujuh logam zaman purbakala adalah Emas (6000 SM), Tembaga (4200 SM), Perak (4000 SM), Timbal (3500 SM), Timah (1750 SM), Peleburan Besi (1500 SM), dan Air Raksa (750 SM). Emas dan perak bukan logam konstruksi biasanya digunakan sebagai alat makan dan minum, perhiasan dan juga ornament. Hampir semua logam terkandung pada lapisan bumi (kerak bumi), manusia pertama kali memproses biji logam menggunakan sulfide atau oksida logam melalui proses reduksi dan oksidasi pada temperatur atau suhu yang bertingkat. Pertama kali ditemukan peleburan logam secara tidak sengaja akibat biji logam jatuh kedalam api unggun. Tembaga ditemukan secara alami di suatu tempat  di Siprus, dan ditempa menjadi artefak. Tetapi selalu rapuh hingga akhirnya ditemukan dengan cara melebur dan membentuknya dengan api unggun. Antara tahun 5000 SM lembaran tembaga dibuat dengan cara dipukul. Artefak tembaga lebur dari tahun 3600 SM ditemukan di lembah sungai Nil.

Pada dasarnya material memiliki kedudukan yang sangat penting dalam sejarah peradaban manusia tanpa disadari. Sejarah membuktikan, perkembangan dan kemajuan  peradaban sangat erat hubungannya dengan kemampuan manusia memproduksi dan memodifikasi material untuk memenuhi kebutuhan. Kenyataannya, peradaban zaman purbakala ditandai oleh tingkat perkembangan  material pada saat itu, misalnya zaman batu (stone age) dan zaman perunggu (brozen age). Pada saat ini, material secara total merupakan proses seleksi, yang dilakukan untuk memilih material yang cocok untuk aplikasi tertentu berdasarkan sifat dan kebutuhannya.

B.     Ilmu dan Teknologi Material

Peningkatan kemampuan manusia dalam menguasai teknik pengolahan material menjadikan manusia mampu memproduksi alat-alat berbasis material yang lebih baik manusia menemukan bahwa terdapat material-material dalam perut bumi yang apabila diolah akan mempunyai sifat yang lebih baik. Melalui pemikiran ini munculah suatu disipin ilmu yang mempelajari tentang material, sifat material dan aplikasinya terhadap berbagai bidang ilmu dan teknik yang disebut “Ilmu Material” atau “Teknik Material” atau juga “Ilmu Bahan” dalam Bahasa Inggris disebut Material Science.

Ilmu material atau bahan sangat berperan penting dalam perkembangan peradaban kita selama ini. Transportasi, perumahan, pakaian, komunikasi, rekreasi, dan produksi makanan, bahkan setiap sudut dalam kehidupan tidak pernah lepas dari pemanfaatan material beserta teknologinya.

C.    Klasifikasi Material

Klasifikasi material dikelompokkan menjadi 6 golongan yaitu logam, polimer, karet, gelas, keramik dan hibrida. Keterangannya sebagai berikut:

1.      Logam

Logam atau material metalik adalah material yang terdiri dari kombinasi metalik. Pada logam umumnya banyak electron yang tidak terlokalisasi atau electron-elektron ini tidak terikat pada atom tertentu. Logam memiliki sifat konduktor elektrik dan panas yang baik. Selain itu logam memiliki kekuatan yang tinggi dan mampu dibentuk sehingga logam banyak digunakan untuk aplikasi struktur.

Berikut ini adalah tabel klasifikasi logam dan aplikasinya:

No	Klarifiskasi	Jenis	Bentuk	Pemakaian Contoh Dalam Bangunan
1	Logam mulia	Emas, perak dsb.	Batangan	Aksesoris, interior.
2	Logam setengah mulia	Air raksa	Cair	Patri
3	Logam biasa berat >30 kg/dm3	Nikel, kobalt	Butiran, batangan	Campuran baja, konstruksi luar beton
4	Logam biasa ringan <30 kg/dm3	Besi tuang, Plumbum(timah hitam)	Plat blok	Pengunci, pengantung landasan isolasi
5	Logam campuran	Baja Kuningan	Plat, profil, batangan, tempa, gelombang plat, blok	Hubungan dak standar dengan atap, kuda-kuda bangunan, jembatan, neraca, tulangan beton, dinding, lantai, penggantung, kunci, kran.

2.      Polimer

Polimer adalah senyawa organik yang secara kimiawi yerdiri dari karbon, hidrogen dan elemen nonmetalik. Polimer memiliki striktur molekul yang besar. Selain itu polimer memiliki sifat densitas yang rendah, sangat flesikbel dan lain-lain. Berdasarkan asalnya polimer dapat dibagi dua yaitu polimer alam dan polimer sintesis. Pembagiannya dapat dilihat pada tabel berikut :

Polimer Alam

No	Polimer	Monomer	Polimerisasi	Contoh
1	Pati/amilum	Glukosa	Kondensasi	Biji-bijian, akar umbi
2	Selulosa	Glukosa	Kondensasi	Sayur, Kayu, Kapas
3	Protein	Asamamino	Kondensasi	Susu, daging, telur, wol, sutera
4	AsamNukleat	Nukleotida	Kondensasi	Molekul DNA dan RNA (sel)
5	Karet alam	Isoprena	Adisi	Getah pohon karet

Polimer Sintesis

No	Polimer	Monomer	Contoh
1	Polietena	Etena	Kantung, kabel plastic
2	Polipropena	Propena	Tali, karung, botol plastic
3	PVC	Vinil klorida	Pipa paralon, pelapis lantai
4	Polivinil Alcohol	Vinil alcohol	Bak air
5	Teflon	Tetrafluoroetena	Wajan atau panci anti lengket
6	Dakron	Metal tereftla dan etilena glikol	Pipa rekam magnetic atau tekstil wol sinteteis
7	Nilon	Asam adipat dan heksametilena diamin	Tekstil
8	Polibutadiena	Butadiene	Ban motor
9	Polyester	Ester dan   etilena glikol	Ban mobil
10	Melamin	Fenol formaldehida	Piring dan gelas melamin
11	Epoksi resin	Metoksi benzene dan alckohol sekunder	Penyalut cat (cat epoksi)

3.      Karet (Elastomer)

Karet adalah polimer hidrokarbon yang terkandung pada lateks beberapa jenis tumbuhan. Karet merupakan polimer dari satuan isoprene (politerpena) yang tersusun dari 5000 hingga 10.000 satuan dalam rantai tanpa cabang. Pada suhu normal, karet tidak berbentuk (amorf). Pada suhu rendah karet akan mengkristal, dengan meningkatnya suhu, karet akan mengembang, searah dengan sumbu panjangnya. Penurunan suhu akan kembali ke keadaan semua. Oleh karena itu mengapa karet bersifat elastik. Contoh polimer yang terdiri dari karet adalah isoprene, neoprene, karet butyl, karet alam, silicon, dan lain-lain. Karet digunakan untuk bahan baku pembuatan ban, beberapa alat-alat kesehatan dan juga alat-alat yang memerlukan kelentutran serta tahan goncangan.

4.      Gelas

Gelas merupakan benda padat yang transparan, lumayan kuat, biasanya tidak bereaksi dengan bahan kimia dapat dibentuk dengan permukaan yang sangat halus dan kedap air serta tahan terhadap zat atau raksi kimia. Karena sifatnya  yang sangat ideal gelas banyak digunakan di banyak bidang kehidupan. Tetapi gelas bisa pecah menjadi pecahan yang tajam, sifat kaca ini bisa dimodifikasi dan diubah dengan proses kimia atau pemanasan. Contoh aplikasi bahan gelas yaitu gelas soda, gelas silica, gelas borosilikat, dsb.

5.      Keramik

Keramik adalah bahan teknik yang berasal dari tanah liat yang dibakar. Menurut kamus dan ensilklopedia tahun 1950-an mendefinisikan keramik sebagai suatu seni dan teknologi untuk menghasilkan barag dari tanah liat yang dibakar, seperti gerabah, genteng, porselin, dan sebagainya. Umumnya senyawa keramik lebih stabil dalam lingkungan termal dan kimia dibandingkan elemennya. Struktur keramik sangat rumit dengan sedikit elektron-elektron bebas sehingga keramik bukan termasuk penghantar listrik yang baik. Di samping itu keramik memiliki sifat rapuh, keras, dan kaku. Adapun pembagian gelas terdiri dari alumina, karbon silicon, nitrida silicon dsb.

6.      Komposit

Komposit adalah material yang tersusun atas dua atau lebih dari jenis material. Komposit dirancang untuk menghasilkan kombinasi karakteristik terbaik dari masing-masing komponen pembentuknya. Bahan komposit memiliki banyak keunggulan, diantaranya lebih ringan, tahan korosi, kekuatan dan ketahanan yang lebih tinggi dan memiliki biaya perakitan yang lebih murah karena berkurangnya jumlah komponen dan baut-baut penyambung. Kekuatan tarik dari komposit serat karbon lebih tinggi dari semua paduan logam.

D.    Kebutuhan Material Modern

Perkembangan material sudah terjadi sejak beberapa tahun belakangan ini, kecanggihan teknologi membuat manusia untuk terus berinovasi dalam mendesain material yang lebih baru dan juga lebih efisien lagi. Maka oleh sebab itu kebutuhan akan material akan terus bertambah seiring berkembangannya teknologi.

Tetapi sebagian besar material yang digunakan berasal dari sumber daya yang tidak dapat diperbarui. Sumber yang tidak bisa diperbarui ini lama kelamaan akan habis, yang mana mengharuskan kita untuk menemukan dan mengembangkan material baru yang mempunyai sifat seimbang dan mempunyai dampak buruk sekecil mungkin terhadap lingkungan. Alternatif inilah yang menjadi tantangan bagi para engineer.

DAFTAR PUSTAKA

Suharto, Ir.1995. Teori Bahan dan Pengaturan Teknik. PT. Rineka Cipta. Jakarta
http://www.wikipedia.com/
http://www.elmojuanara.com/2012/09/rangkum-bab-1-material-teknik.htmll
http://tmasykuralqaedy.blogspot.com/p/ilmu-dan-rekayasa-material-material.html
http://areyouengineer.blogspot.com/2009/02/sejarah-ilmu-dan-teknik-material.html
http://teknikengineer.blogspot.com/2014/01/pengenalan-klasifikasi-material.html
http://teknikengineer.blogspot.com/2014/01/pengenalan-klasifikasi-material.html

Teknik Pembekuan

Pembekuan merupakan proses pengawetan yang baik untuk mempertahankan mutu bahan makanan seperti daging sapi. Pembekuan merupakan proses yang memerlukan asupan energi yang tinggi, sehingga energi merupakan komponen biaya yang besar dalam proses pembekuan. Untuk itu peningkatan efisiensi pembekuan merupakan hal yang perlu diteliti dan dikembangkan.

1.      Pembekuan Lempeng Sentuh

Plate freezing terdiri dari beberapa plat berlubang dengan orientasi vertical atau horosontal. Lewat lubang-lubang ini refrigerant dengan temperature -400C dipompakan. Operasinya bisa secara partaian, semi kontinu, dan kontinu. Makanan yang akan dibekukan umumnya makanan yang tipis atau berbentuk lembaran. Makanan ini ditempatkan diantara plat dan disusun sebagai lapisan tunggal. Lalu plat ini digerakan secara bersamaan sehingga dihasilkan sedikit tekanan untuk meningkatkan kontak antara permukaan makanan dan plat sehingga meningkatkan laju perpindahan panas. Keuntungan dari pembeku jenis ini adalah nilai ekonomi yang baik dan efisiensi tempat, biaya operasi yang rendah, dehidrasi rendah,defrosting terjadi pada tingkat yang minimal, dan perpindahan panas yang tinggi. Kekurangan dari metode ini adalah investasi yang tinggi dan bentuk makanan yang dibekukan harus tipis dan berbentuk lembaran.

Menurut (Girsang, Anica Rosalina, 2010) Pindah panas yang terjadi pada mesin pembeku tipe lempeng sentuh adalah secara konduksi. Perpindahan panas secara konduksi mengakibatkan sebaran suhu yang tidak merata pada bahan dimana bahan bagian bawah paling cepat mengalami penurunan suhu karena bagian ini bersentuhan langsung dengan media pembeku dan bahan bagian atas paling lambat mengalami penurunan suhu karena bagian ini terletak paling jauh dari media pembeku sehingga bagian ini merupakan bagian yang paling lama membeku. Laju pembekuan tercepat terjadi pada skenario 4 (saat suhu media tetap -20oC dari awal hingga akhir proses pembekuan) yaitu 13.2 cm/jam. Sedangkan laju pembekuan terlama terjadi pada skenario 1a (saat suhu media awal pembeku -5 oC) sebesar 2,62 cm/jam. Secara garis besar, laju pembekuan yang terjadi pada proses pembekuan suhu berubah tergolong pada pembekuan sedang sampai cepat. Berdasarkan perhitungan energi, energi spesifik pembekuan dengan suhu berubah berkisar antara 348.64 kJ/kg hingga 419.85 kJ/kg. Energi spesifik terbesar terjadi pada skenario 2b dan energi spesifik terkecil terjadi pada skenario 4. Kebutuhan minimum energi pembekuan dinyatakan dengan perubahan entalpi pembekuan dimana harganya hanya tergantung pada suhu akhirnya untuk bahan tertentu. Proses menghasilkan efisiensi energi yang lebih besar yaitu antara 0.42% hingga 0.79% dibandingkan dengan pembekuan dengan suhu bertingkat.

2.       Pembekuan kriogenik

Dalam ilmu Fisika atau teknik, kriogenik adalah ilmu yang mempelajari materi dengan temperatur sangat rendah (di bawah –150 °C, –238 °F atau 123 K). Ilmu ini mempelajari cara memproduksi serta perilaku material pada temperatur tersebut.

Pada umumnya pembekuan produk pangan menggunakan teknologi pembekuan (refrigerant) konvensional berbahan pendingin amonia atau di masa lalu menggunakan freon-CFC (chloroflurocarbon) yang ternyata terbukti menjadi gas-gas penyebab kerusakan ozon. Teknologi pembekuan seperti ini juga telah ditemukan memiliki kelemahan karena tingkat pendinginan yang kurang rendah suhunya dan relatif tidak stabil sehingga tidak menjamin keawetan produk pangan yang dibekukan. Pada penggunaan ammonia sebagai bahan pendingin, suhu terdingin yang dapat dicapai untuk refrigeran produk pangan yaitu antara -1 derajat Celsius sampai dengan -46 derajat Celsius.

Berbeda dengan metode pembekuan lokal, Metode pembekuan teknologi kriogenik menggunakan gas yang dimampatkan menjadi cairan (liquid) misalnya nitrogen (N2) dan karbon dioksida (CO2). Nitrogen cair sebagaimana telah diketahui sejak lama, dipergunakan sebagai pembeku bahan-bahan organik untuk keperluan penyimpanan dan ekstraksi bahan-bahan penelitian bidang biologi terapan. Karbon dioksida cair pun telah sejak lama dipergunakan untuk pengisi tabung pemadam kebakaran.

Nitrogen cair memiliki titik didih pada suhu -195,8 derajat Celsius, sedangkan karbon dioksida cair -57 derajat Celsius. Pada suhu yang lebih tinggi dari suhu tersebut, nitrogen dan karbon dioksida akan berbentuk gas volatil, sehingga umumnya nitrogen cair dan karbon dioksida cair berada pada suhu lebih rendah daripada titik didihnya. Dengan suhu yang sedemikian dingin, baik nitrogen cair maupun karbon dioksida cair mempunyai kemampuan membekukan bahan organik yang relatif lebih efektif daripada pendingin berbahan amonia ataupun freon.

Pembekuan kriogenik (cryogenic freezing) dimana nitrogen cair (atau karbon dioksida) disemprotkan langsung pada bahan-bahan pangan berukuran kecil seperti udang atau strawberry, karena cairan nitrogen dan karbon dioksida mempunyai suhu beku yang sangat rendah (berturut-turut -19ºC dan -78ºC) maka proses pembekuan akan berlangsung spontan.

3.       Pembekuan Belt Freezer (spiral freezer)

Belt freezer memiliki belt yang fleksibel dan bertautan satu sama lain dan membentuk deretan bertingkat berbentuk spiral dan membawa makanan melewati ruang pendingin. Udara dingin atau semprotan dari nitrogen cair diarahkan langsung ke arah belt secara countercurrent (berlawanan arah) yang mengurangi kehilangan panas selama evaporasi. Spiral freezer memerlukan ruang yang relative kecil dan memiliki kapasitas yang besar. Keuntungan lain adalah pemuatan dan bongkar muat secara otomatis, biaya perawatan yang murah, dan mampu membekukan berbagai jenis bahan makanan.

4.       Pembekuan Fluidized bed freezer 

Fluidized bed freezer adalah belt freezer yang dimodifikasi. Udara yang dialirkan memiliki temperature antara 250C – 350C dan kecepatan 2-6 m/s. Bahan makanan yang akan dibekukan disusun sehingga memiliki ketebalan 2-13 cm pada baki atauconveyor belt. Pada beberapa desain, ada dua tahap pembekuan. Tahap pertama adalah pembekuan cepat untuk menghasilkan lapisan es yang baik pada permukaan bahan. Pada tahap ini, bahan makanan disusun membantuk lapisan tipis saja. Pada tahap kedua, makanan disusun membentuk lapisan dengan tebal 10-15 cm. Pembentukan lapisan ini baik untuk buah yang memiliki kecenderungan untuk menggumpal satu sama lain. Bentuk dan ukuran bahan mempengaruhi tebal lapisan fluidisasi dan kecepatan udara untuk melakukan fluidisasi. Makanan y ang dibekukan dengan fluidized bed freezer berkontak lebih baik dengan udara pendingin daripada pada blast freezer dan semua permukaannya beku secara bersamaan dan merata. Hal ini mengakibatkan koefisien perpindahan panas yang lebih tinggi, waktu pembekuan yang lebih pendek, laju produksi yang lebih tinggi, dan dehidrasi yang terjadi pada makanan tak dikemas lebiih kecil daripada blast freezer. Metode pembekan ini cocok untuk makanan yang berbentuk  partikulat (butiran). Untuk makanan yang besar, digunakan through flow freezer. Alat ini melewatkan udara pada makanan namun tidak terjadi fluidisasi. 

5.       Pembekuan vakum

Sistem pembekuan vakum merupakan salah satu metode pembekuan yang relatifbaru dan belum banyak digunakan dalam industri pembekuan. Metode pembekuan vakum memanfaatkan fenomena penurunan titik didih air pada tekanan mendekati vakum. Panas laten yang dibutuhkan untuk penguapan air diperoleh dari panas sensibel bahan yang menyebabkan turunnya suhu.

Alat dan mesin pengolahan tanah

Alat Dan Mesin Pengolahan Tanah

Tercatat dalam sejarah bahwa sejak beribu-ribu tahun yang lalu pengolahan tanah telah dilakukan oleh sekelompok manusia dengan tujuan untuk meningkatkan produksi pertaniannya. Tenaga hewan digunakan untuk membajak tanah sejak 7000 tahun yang lalu. Pada penemuan arkeologi dan tulisan-tulisan kuno diketahui bahwa ada pendapat dimana membajak tanah dapat meningkatkan kesuburan tanah.

Dalam tulisan-tulisan ilmiah abad ke-19, bahasan mengenai pengolahan tanah agaknya bertitik tolak dari pandangan ini. Timbul banyak pertanyaan dengan cara bagaimana kesuburan tanah dapat ditingkatkan. Paling tidak dalam setengah abad pertama dari abad ke-20, terdapat dua pendekatan utama dalam penelitian-penelitian mengenai pengolahan tanah. Kelompok ilmuwan pertama mulai dengan mempertanyakan tentang kondisi tanah yang bagaimana yang cocok untuk pertumbuhan tanaman. Sementara kelompok kedua mempermasalahkan tentang cara terbaik untuk mengolah tanah. Kelompok pertama memperoleh jawaban antara lain bahwa pengolahan tanah dapat memperbaiki ketersediaan (availability) air dan udara di dalam tanah ; sementara kelompok kedua menemukan jawaban bahwa dengan pembajakan yang dalam dapat memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan pembajakan yang dangkal. Kedua pendapat ini masing-masing mempunyai kelemahan. Pada pertengahan abad ke-20 berbagai upaya dicoba untuk menggabungkan kedua pendekatan ini yaitu dengan mempelajari hubungan sebab akibat dari pengolahan tanah dan produksi tanaman.

Pengolahan tanah merupakan suatu usaha yang sangat penting dalam pertanian, dimana usaha ini merupakan memperbaiki sifat-sifat tanah baik sifat fisika, kimia dan biologi tanah. Hal ini bertujuan untuk menciptakan kondisi tanah yang sesuai untuk pertumbuhan dan perkembangan bagi tanaman, serta membersihkan tanah dari gulma atau tanaman yang tidak diinginkan. Pada umumnya pengolahan tanah dibedakan menjadi dua tahapan yaitu pengolahan tanah primer dan pengolahan tanah sekunder. Berikut penjelasan dari tahap pengolahan tanah :

1.     Pengolahan tanah pertama/primer

Pada pengolahan pertama tanah dipotong dan dibalik agar sisa tanaman, rerumputan dan akar tanaman terbenam kedalam tanah. Kedalaman tanah yang diolah sampai kedalaman >15 cm tanah yang diolah masih berupa gumpalan besar. Pengolahan ini dilakukan dengan pembajakan yaitu menggunkan pembajakan. Jenis bajak yang digunakan adalah sebagai berikut.

a.    Bajak singkal (mold board plow)

Bajak singkal termasuk jenis bajak yang paling tua. Di Indonesia jenis bajak singkal inilah yang paling umum digunakan oleh petani, dengan menggunakan traktor sebagai sumber daya penariknya bajak ini dikaitkan atau diimplementasikan dengan traktor. Mata bajak adalah bagian yang berfungsi aktif untuk mengolah tanah dengan cara memotong dan membalik tanah.

Gambar 1. Bajak Singkal

b.    Bajak piringan (disk plow)

Adanya kelemahan-kelemahan bajak singkal maka orang menciptakan bajak piringan. Bajak piringan cocok untuk bekerja pada : tanah yang lengket, tidak mengikis dan kering dimana bajak singkal tidak dapat masuk; tanah berbatu, atau banyak sisa-sisa akar; tanah gambut; serta untuk pembajakan tanah yang berat. Namun penggunaan bajak piringan ini untuk pengolahan tanah ada juga kelemahannya antara lain: tidak dapat menutup seresah dengan baik; bekas pembajakan tidak dapat betul-betul rata; hasil pengolahan tanahnya masih berbongkah-bongkah, tetapi untuk lahan yang erosinya besar hal ini justru dianggap menguntungkan.

Gambar 2. Bajak Piring

a.    Bajak rotari atau bajak putar (rotary plow)

Pengolahan tanah dengan menggunakan bajak, akan diperoleh bongkah-bongkah yang masih cukup besar, biasanya masih diperlukan tambahan pengerjaan untuk mendapatkan keadaan tanah yang lebih halus lagi. Dengan menggunakan bajak putar maka pengerjaan tanah dapat dilakukan sekali tempuh. Bajak putar/bajak rotary dapat digunakan untuk pengolahan tanah kering ataupun tanah sawah. Kadang-kadang bajak putar ini digunakan untuk mengerjakan tanah kedua dan juga dapat digunakan untuk melakukan penyiangan. Penggunaan bajak putar untuk pengolahan tanah dapat diharapkan hasilnya baik, bila tanah dalam keadaan cukup kering atau basah sama sekali. Untuk mengatasi lengketnya tanah pada pisau dapat dilakukan dengan mengurangi jumlah pisau dan mempercepat putaran dari rotor dan memperlambat gerakan maju.

Gambar 3. Bajak Rotari

b.    Bajak pahat (chisel plow)

Dalam pengerjaan tanah, bajak pahat dipergunakan untuk merobek dan menembus tanah dengan menggunakan alat yang menyerupai pahat atau ujung skop sempit yang disebut mata pahat atau chisel point. Mata pahat ini terletak pada ujung dari tangkai atau batang yang biasa disebut bar
                     
                Gambar 4. Bajak Pahat

a.    Bajak tanah bawah (sub soil plow)

Bajak tanah bawah termasuk di dalam jenis bajak pahat tetapi dengan konstruksi yang lebih berat. Fungsi bajak ini tidak banyak berbeda dengan bajak pahat, namun dipergunakan untuk pengerjaan tanah dengan kedalaman yang lebih dalam, yaitu mencapai kedalaman sekitar (50-90) cm. Untuk jenis standart tunggal biasanya dipergunakan untuk mengerjakan tanah dengan kedalaman sampai 90 cm, sedang penarikannya menggunakan traktor dengan daya (60-85) HP. Kemudian untuk bajak tanah bawah jenis standart dua atau lebih, biasanya dipergunakan untuk pekerjaan yang lebih dangkal.

Gambar 5. Bajak Tanah Bawah

1.     Pengolahan tanah kedua/sekunder

Pengolahan Tanah kedua dilakukan setelah pembajakan, istilah pengolahan tanah kedua atau pengolahan tanah sekunder diartikan sebagai pengadukan tanah sampai jeluk yang relatif tidak terlalu dalam. Alat-alat pengolah tanah kedua meliputi:

a.    Garu (harrow)

Garu ini dapat digunakan sebelum pembajakan untuk memotong rumput-rumput pada permukaan tanah, untuk rnenghancurkan permukaan tanah sehingga keratan tanah (furrow slice) lebih berhubungan dengan tanah dasar. Juga dapat digunakan untuk penyiangan, atau untuk menutup biji-bijian yang ditanam secara sebar.

Gambar 6. Garu Piring

b.    Garu paku

Garu ini mempunyai gigi yang bentuknya seperti paku terdiri dari beberapa baris gigi yang diikatkan pada rangka. Garu ini digunakan untuk menghaluskan dan meratakan tanah setelah pembajakan. Juga dapat digunakan untuk penyiangan pada tanainan yang baru tumbuh.

Gambar 7. Garu Paku

c.    Garu Pegas

Garu pegas sangat cocok untuk digunakan pada lahan yang mempunyai banyak batu atau akar-akar, karena gigi-giginya yang dapat indenting (memegas) apabila mengenai gangguan. Kegunaan garu ini sama dengan garu paku, bahkan untuk penyiangan garu ini lebih baik, karena dapat masuk ke dalam tanah lebih dalam.

Gambar 8. Garu Pegas

d.    Garu Rotari

Garu rotari ada dua macam, yaitu : garu rotari cangkul (rotary hoe harrow) dan garu rotari silang (rotary cross harrow). Garu rotari cangkul merupakan susunan roda yang dikelilingi oleh gigi-gigi berbentuk pisau yang dipasangkan pada as dengan jarak tertentu dan berputar vertikal. Putaran roda garu ini disebabkan oleh tarikan traktor.

Gambar 9. Garu Rotari Cangkul (Rotary Hoe Harrow)

e.    Garu Khusus

Yang termasuk kedalam garu khusus adalah weeder-mulche dan soil surgeon. Weeder-mulche adalah alat yang digunakan untuk penyiangan, pembuatan mulsa dan pemecahan tanah di bagian permukaan. soil surgeon adalah alat yang merupakan susunan pisau berbentuk U dipasang pada suatu rangka dari pelat. Alat ini digunakan untuk memecah bongkah-bongkah tanah di permukaan dan untuk meratakan tanah.

f.    Land Rollers dan Pulverizers

Alat ini menyerupai piring-piring atau roda-roda yang disusun rapat pada satu as.  Puingan piring dapat tajam atau bergerigi.  Digunakan untuk penyelesaian dari proses pengolahan tanah untuk persemaian.

 

Gambar 10. Land Roller dan pulverizers

Mesin Pengolah Tanah

1.     Traktor Tangan ( Hand Tractor)

Gambar 7. Traktor Tangan

Klasifikasi Traktor Tangan

            Traktor tangan (hand tractor) merupakan sumber penggerak dari implemen (peralatan) pertanian. Biasanya traktor tangan digunakan untuk mengolah tanah. Namun sebenarnya traktor tangan ini merupakan mesin yang serba guna, karena dapat digunakan untuk tenaga penggerak implemen yang lain, seperti : pompa air, alat prosesing, trailer, dan lain-lain.

Traktor yang paling banyak digunakan adalah traktor roda dua dengan daya < 15 PK. Pengolahan tanah menggunakan traktor mempercepat dan menjamin keseragaman waktu tanam serta meningkatkan intensitas tanam sampai 20%. Penggunaan traktor dapat menggeser tenaga kerja mencangkul sebesar 23% per ha.

Berdasarkan jenis bahan bakar yang digunakan, traktor tangan dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu : Traktor tangan berbahan bakar Solar, Traktor tangan berbahan bakar bensin, dan Traktor tangan berbahan bakar minyak tanah (kerosin). Berdasarkan besarnya daya motor, traktor tangan dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu : Traktor tangan berukuran kecil (tenaga penggeraknya kurang dari 5 hp), Traktor (tangan berukuran sedang, tenaga penggeraknya antara 5 – 7 hp),  Traktor tangan berukuran besar( tenaga penggeraknya antara 7–12 hp)

Komponen Traktor Tangan

1.     As roda

2.    Pelindung samping

3.    Penahan lumpur

4.    Pengikat batang ridger

5.    Handel pengikat roda belakang

6.    Tuas belok kanan

7.    Handel utama

8.    Tuas gas/ Akselerasi

9.    Handel pembantu

10.  Pemindah kecepatan cakar

11.  Tuas kopeling utama

12.  Pemindah kecepatan jalan

13.  Tuas penyangga depan

14.  Gantungan pisau rotary

15.  Kotak rantai pembantu

16.  Lampu

17.  Pully penegang

18.  Penyangga depan

19.  Penyangga mesin

20. Pelindung depan

21.  Pully mesin

22. V-belt

23. Pully utama

24. Pelindung V-belt

26. Tutup kotak peralatan

27. Tombol lampu

28. Tuas belok kiri

29.  Pengatur roda belakang

30. Roda belakang

33. Ban

1.     Traktor Roda Empat

Gambar 8. Traktor Roda Empat

Traktor roda empat adalah salah satu mesin atau motor bakar pengolah tanah jika dilengkapi dengan peralatan pengolah tanah, seperti bajak singkal, bajak piring, garu piring, dll. Secara umum traktor roda empat adalah traktor dengan tenaga penggerak motor diesel dengan didukung empat buah roda. Traktor ini dirancang untuk bekerja di lahan kering, bukan untuk lahan sawah. Berdasarkan ukurannya dibedakan menjadi traktor mini, menengah, dan traktor besar. Traktor raksasa yang biasa digunakan di perkebunan yang luas mempunyai daya sampai 150 kW (200 hp). Umumnya  traktor roda empat pada mempunyai daya antara 30-60kW (40-80 hp).

Ukuran Traktor Roda Empat Menurut Kapasitas

Traktor roda empat terbagi atas 2 menurut daya (kapasitasnya) yaitu:
- Mini traktor                             : berdaya 12,5 – 20 HP
- Foul wheel drive traktor : berdaya lebih dari 20 HP

Jenis Pekerjaan yang Bisa Dilakukan Traktor Roda Empat

Adapun jenis pekerjaan yang dilakukan traktor roda empat yang merupakan mesin yang berfungsi untuk penghela atau penarik peralatan. Untuk dapat digunakan sebagai mesin pengolahan tanah, maka harus dilengkapi dengan perlengkapan pengolah tanah, seperti bajak singkal, bajak pirang, garu piring. Menarik mesin penanam (transplanter), menarik mesin pemupuk, menarik mesin penyemprot, boom sprayer, menarik trailer, penggerak mesin lainnya, PTO traktor yang digunakan untuk memutar generator listrik. Traktor dengan lengan hidrolik untuk mengangkut hasil panen, traktor dengan loader hidrolik, membuat lubang tanam.

Komponen Utama Traktor Roda Empat 

Beberapa bagian-bagian penting dari traktor roda empat dan fungsinya :

Sistem kemudi   : alat untuk mengendalikan jalannya dan atau operasi traktor
                             dilapangan

Roda depan        : roda bagian depan dari traktor yang berfungsi untuk
                             pengendalian, dan memiliki ukuran diameter lebih kecil dari roda                                bagian belakang.

Roda belakang : roda bagian belakan dengan ukuran diameter lebih besar dari roda

                          bagian depan traktor yang berfungsi untuk menumpu beban traktor                           dan peralatan yang terpasang.

Chasis traktor    : bagian rangka traktor roda empat yang juga merangkap sebagai                                   rumah dari sistem transmisi.

Pemberat            : besi cor yang dirancang khusus untuk pemberat traktor agar                                       traktor tidak terangkat pada saat mengolah tanah.

Poros PTO           : poros yang difungsikan untuk menggerakkan peralatan yang                                        dalam pengoperasiannya memerlukan putaran (bajak rotari), atau                               untuk menggerakkan peralatan stasioner.

Sistem penyambungan:  bentuk peralatan pengolahan tanah yang relatif besar, maka 

                                       pada traktor roda empat memerlukan                                                                            mekanisme penyambungan khusus, yakni sistem                                                            penyambungan titik tiga (three hitch poin).

Jenis –jenis alat bantu traktor roda 4

- bajak singkal (moldboard plow).
- bajak piring (disk plow).
- bajak pisau berputar (rotary plow).
- bajak chisel (chisel plow).
- bajak subsoil (subsoil plow).
- bajak raksasa (giant plow)
- Garu