TINJAUAN PUSTAKA
Anatomi dan Komposisi Tulang
Tulang atau yang lazim disebut kerangka pada dasarnya adalah penopang tubuh pada hewan vertebrata. Tanpa tulang, ternak tidak mampu berdiri secara tegak. Tulang pada ternak mulai terbentuk sejak ternak masih berada dalam kandungan induknya dan berlangsung terus sampai dekade kedua dalam susunan yang teratur. Secara umum, tulang yang dimiliki ternak memiliki kemiripan dengan tulang yang dimiliki manusia. Bentuk dasar anatomis pada tulang terdiri dari tulang spons, garis epifisis, pembuluh darah, sumsum tulang kuning, periosteum, dan tulang rawan artikular (Said, 2014).
Tulang terdiri dari 69% kalsium fosfat, 21% kolagen, 9% air, dan 1 % penyusun lainnya. Tulang memiliki sifat komposit yang terdiri dari keramik dan polimer (kolagen), dengan hirarki kompleks yang tidak mungkin untuk ditiru dan memberikan sifat mekanik yang unggul. Ada banyak penelitian yang dilakukan terhadap bahan komposit pengganti tulang, terutama hidroksapatit dan polimer. Hidroksapatit memiliki sifat yang sangat baik seperti bioaktivitas, biokompabilitas, tidak beracun, dan osteokonduktivitas, namun memiliki kekerasan yang rendah (Yildirim, 2004).
Limbah Tulang
Keberadaan limbah ternak di Indonesia cukup tinggi, salah satu di antaranya adalah tulang ternak. Hal ini diakibatkan oleh tingginya total konsumsi daging sapi, ayam, dan babi di Indonesia yang mencapai 3572 hingga 4092 kg/kapita/tahun pada tahun 2009 dan 2010 (Badan Pusat Statistik, 2011).
Tabel 1. Perkiraan potensi limbah ternak berasal dari tulang
Ternak Bobot karkas (kg) Tulang (%)
Sapi potong 150 13
Ayam broiler 2 17-25
Babi turopolje (Kroasia) 80 12-13
Sumber: Yurleni (2013)
Di Indonesia, limbah tulang ternak utamanya tulang sapi, telah dimanfaatkan melalui pengolahan khusus untuk menjadi berbagai macam souvenir/cinderamata yang cukup tinggi diminati baik oleh wisatawan domestik maupun mancanegara. Bagi sebagian kecil petani, tulang sapi ini seringkali diolah menjadi pupuk yang mampu untuk menyuburkan tanaman dan mensuplai kebutuhan bahan organik. Limbah tulang ternak juga dapat dibuat menjadi tepung tulang untuk campuran makanan ternak sebagai sumber kalsium dan fosfor (Rugayah, 2014).
Pemanfaatan limbah tulang saat ini masih diarahkan sebagai bahan baku tepung tulang untuk pakan ternak. Jumlah ternak sapi yang disembelih di RPH Tamangapa dalam setiap harinya rata mencapai 60 ekor dengan berat rata-rata 100 kg. Bila diasumsikan jumlah tulang yang dihasilkan dari penyembelihan seekor ternak adalah 16,6% dari berat badan hidup, maka dalam setiap bulannya RPH menghasilkan limbah tulang sebesar 60 ekor × 100 kg × 16,6% × 30 hari = 29880 kg atau ekuivalen dengan 29,9 ton/bulan (Said, 2014).
Bagian-bagian tersebut dikumpulkan dan diproses oleh industri untuk memproduksi lemak dan protein kualitas tinggi. Tanpa industri ini, jumlah keseluruhan dari limbah hewan yang tidak terproses akan mengganggu industri daging dan menimbulkan potensi bahaya yang serius bagi kesehatan hewan dan manusia (Hamilton, 2007).
Tepung Tulang
Tepung tulang merupakan salah satu bahan baku pembuatan pakan ternak yang terbuat dari tulang hewan. Tulang yang akan dijadikan tepung haruslah tulang yang berasal dari hewan ternak dewasa dan biasanya berasal dari tulang hewan berkaki empat seperti tulang sapi, kerbau, babi, domba, kambing, dan kuda. Tepung tulang dijadikan sebagai salah satu bahan dasar pembuatan pakan karena mengandung mineral makro yakni kalsium dan fosfor serta mineral mikro lainnya. Kalsium dan fosfor sangat diperlukan oleh hewan karena memiliki peranan dalam pembentukan tulang dan kegiatan metabolisme tubuh. Fungsi mineral bagi hewan ternak antara lain menjaga keseimbangan asam basa dalam cairan tubuh, sebagai khelat, sebagai zat pembentuk kerangka tubuh, sebagai bagian aktif dalam struktur protein, sebagai bagian dari asam amino, sebagai bagian penting dalam tekanan osmotik sel pendukung aktivitas enzim, dan membantu mekanisme transportasi dalam tubuh (Murtidjo, 2001).
suplemen atau pakan tambahan yang merupakan sumber kalsium dan fosfor. Pakan tambahan yang dapat dijadikan sumber kalsium dan fosfor salah satunya adalah tepung tulang (Rasidi, 1999).
Sumber protein utama yang digunakan oleh industri pakan ikan adalah tepung ikan. Tepung ikan (TI) memiliki kandungan protein yang tinggi yaitu berkisar antara 50-70% dan merupakan sumber mineral penting terutama kalsium dan fosfor. Dengan harga tepung ikan yang terus meningkat, maka harga pakan yang menggunakan tepung ikan sebagai komponen utama akan naik sehinggga akan meningkatkan biaya produksi dalam budi daya. Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut adalah dengan menggunakan bahan baku pengganti (subsitusi) yang tersedia dalam jumlah banyak dan kontinyu serta memiliki harga yang relatif murah. Selain itu, kualitasnya diharapkan mendekati kualitas tepung ikan. Salah satu bahan alternatif tersebut adalah tepung daging dan tulang (TDT). Harga bahan baku TDT dalam bentuk pasta adalah Rp 2.000/kg. Sedangkan untuk harga TDT berkisar Rp 4.000/kg - Rp 5.000/kg. Harga tersebut cukup murah bila dibandingkan dengan tepung ikan (Abdiguna, dkk, 2013).
Karakteristik Tepung Tulang
mineral lain di mana kandungan plour berada dalam keadaan aman (Retnani, 2011).
Tepung tulang yang baik memiliki ciri-ciri tidak berbau, kadar air maksimal 5%, berwarna keputih-putihan, tingkat kehalusan 80 saringan, bebas bakteri serta penyakit, dan kadar tepungnya mencapai 94%. Kandungan kalsium yang terdapat pada tepung tulang di pasaran umumnya adalah 19-26% dan fosfor 8-12%. Kalsium dan fosfor merupakan unsur yang diperlukan tubuh dalam jumlah yang sedikit. Walau tubuh hanya memerlukan sedikit kalsium dan fosfor, namun pada kenyataanya mahluk hidup tidak mampu memenuhi kedua unsur tersebut hanya dari asupan makanan sehingga sering terjadi kekurangan (Rasidi, 1999).
Tabel 2. SNI tepung tulang
Karakteristik Syarat
Sumber: Standar Nasional Indonesia (1992)
Pengeringan
produk pangan ditentukan oleh kualitas produk akhir yang diinginkan, sifat bahan pangan yang dikeringkan, dan biaya produksi atau pertimbangan ekonomi Beberapa jenis pengeringan telah digunakan secara komersial dan jenis pengeringan tertentu cocok untuk suatu produk pangan tertentu, tetapi belum tentu cocok untuk produk pangan yang lain.
1. Penjemuran (Sun Drying)
Metode pengeringan ini menggunakan radiasi sinar matahari. Penjemuran merupakan pengeringan tradisional yang tidak memerlukan peralatan khusus dan biaya operasional murah. Sayangnya, proses penjemuran ini bergantung pada cuaca. Biasanya produk yang dikeringkan dengan penjemuran mempunyai kadar air yang masih tinggi seperti pada buah-buahan kering dengan kadar air 15-20% sehingga mempunyai umur simpan yang terbatas. 2. Pengeringan Udara Panas (Hot-air Drying)
Metode ini menggunakan udara panas yang dihembuskan. Peralatan pengering udara panas terdiri dari pembakar gas yang menghasilkan udara panas. Udara panas tersebut dialirkan ke bagian atas alat. Produk pangan yang dikeringkan diletakkan pada rak yang tersusun dalam alat pengering.
3. Pengeringan Kabinet (Cabinet Drying)
4. Pengeringan Terowongan (Tunnel Drying)
Peralatan ini mirip dengan pengering kabinet, tetapi pengoperasiannya besifat kontinyu. Produk yang dikeringkan diletakkan dalam rak-rak yang berjalan (conveyor). Ke dalam terowongan ini dihembuskan udara panas. Pengering terowongan mengeringkan produk secara cepat, produk yang dihasilkan seragam, tanpa menyebabkan kerusakan produk sehingga cocok digunakan untuk mengeringkan buah-buahan.
5. Pengeringan Ban Berjalan (Conveyor Drying)
Proses pengeringan dapat diatur dengan membagi sistem pengeringan menjadi beberapa bagian. Kelembaban, kecepatan aliran, dan suhu tiap bagian dapat diatur. Metode pengeringan ini sangat sesuai untuk mengeringkan bahan pangan dengan jumlah besar atau suatu komoditas, tetapi tidak cocok untuk mengeringkan bahan pangan dengan kondisi pengeringan yang harus diubah secara berkala.
6. Pengeringan Semprot (Spray Drying)
Pada proses pengeringan semprot, cairan disemprotkan melalui nozel pada udara panas. Butiran halus cairan secara cepat mengering menghasilkan produk kering yang bersifat bubuk. Proses pengeringan dengan pengering semprot banyak digunakan untuk menghasilkan susu bubuk dan bubuk buah. 7. Pengeringan Beku (Freeze Drying)
khusus yang memungkinkan transmisi uap air lewat bahan pengemas pada tingkat yang serendah mungkin dan pengemasannya dalam kondisi vakum (Estiasih dan Ahmadi, 2009).
Penggilingan
Penggilingan bertujuan untuk menggerus atau menghancurkan bahan hasil pertanian supaya ukurannya menjadi lebih kecil dibanding ukuran semula, sehingga memudahkan penggunaan dan pengolahan sesuai dengan yang diinginkan. Selain itu, penggilingan juga bertujuan menghaluskan dan mengecilkan bentuk hasil yang berguna untuk memperbaiki daya cerna, kelezatan, daya campur, daya simpan, dan dapat menghilangkan benda asing yang terdapat dalam bahan, serta kemungkinan bahan yang terbuang menjadi lebih kecil. Pengecilan ukuran secara tradisional dilakukan dengan cara menumbuk bahan yang diletakkan dalam lumpang menggunakan lesung yang terbuat dari batu maupun kayu. Penggilingan secara mekanis dilakukan dengan menggunakan alat maupun mesin yang digerakkan oleh motor bakar, motor listrik, maupun tenaga manusia (Pratomo dan Irwanto, 1983).
Jenis-jenis mesin giling yang ada sampai saat ini untuk memperkecil bentuk dan ukuran bahan baku pakan ternak adalah hammer mill, burr mill, roller mill, dan combination mill.
a. Hammer Mill
utama untuk menggiling berupa palu (hammer). Prinsip kerja mesin tersebut adalah bahan dipukul memakai palu, kemudian disaring sesuai ukuran yang dikehendaki. Bagian-bagian hammer mill yaitu hopper, dust collector
(pengumpul debu), palu, magnet, die (lubang saringan), exhaust fan (kipas pembuangan), lubang pengeluaran, dan slope.
b. Burr Mill
Sebutan lain untuk burr mill adalah attration mill (mesin dengan alat penggerus), plate mill (mesin dengan kerja lempengan), atau disc mill (mesin dengan kerja piringan). Komponen utama mesin giling tersebut terdiri atas
hopper (tempat pemasukan bahan), plate atau disc (pelat atau lempengan untuk mengecilkan ukuran partikel bahan), dan tempat pengeluaran produk. Cara kerja burr mill yaitu bahan masuk melalui loading (hopper). Kedua pelat berputar dan saling bergesekan sehingga memecah bahan. Bahan kemudian keluar melalui tempat pengeluaran. Proses kerja yang terjadi selama burr mill bekerja terdiri atas cutting, crushing, dan shearing.
c. Roller Mill
Roller mill digunakan dalam pengolahan pakan untuk crimping atau menghancurkan biji-bijian. Roller mill ganda terdiri atas dua gulungan berputar dalam arah yang berlawanan dengan kecepatan yang sama. Roll
biasanya bergelombang atau bergerigi. Sebelum bahan dimasukkan ke dalam
proses grinding, reducing, rolling, crushing, cracking, crimping, crumbling,
flacking, steaming, shearing, dan cutting.
d. Combination Mill
Combination mill mengkombinasikan kerja beberapa mesin giling.
Contohnya kombinasi crusher mill - hammer mill, crusher mill - burr mill,
crusher mill - roller mill, dan hammer mill – roller mill
(Retnani, 2011).
Elemen Mesin
Motor Bakar
Motor bensin bekerja dengan gerakan torak bolak balik (bergerak naik turun pada motor tegak). Motor bensin bekerja menurut prinsip empat langkah dan dua langkah. Daya motor dapat dipertinggi dengan memperbesar volume langkahnya. Kemungkinan untuk mempertinggi daya spesifik adalah mempertinggi tekanan efektif rata-rata dan mempertinggi frekuensi putar. Beberapa metode untuk memperbaiki kedua faktor tadi adalah dengan memperbaiki pengisian silinder, mempertinggi perbandingan pemampatan, pengubahan pelayanan katup dan waktu, dan mengoptimumkan bagian-bagian yang bergerak dan berputar (Arends dan Berenschot, 1980).
Puli
atas 35 m/det). Pada sabuk terbuka, puli sabuk yang digerakkan harus cembung. Sabuk selalu mencari titik tertinggi pada puli, sehingga ketidaktelitian kecil yang mungkin ada ketika memasang, dapat diatasi secara dini dengan membuat puli yang digerakkan sedikit cembung. Roda transmisi beralur untuk sabuk V dibuat dari besi tuang, baja tuang, atau baja cetak (Stolk dan Kros, 1981).
Untuk menghitung kecepatan atau ukuran roda transmisi, putaran transmisi penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda transmisi yang digerakkan dikalikan dengan diameternya.
SD (penggerak) = SD (yang digerakkan) dimana S = kecepatan putar puli (rpm)
………...(1)
D = diameter puli (mm) (Smith dan Wilkes, 1990).
Jarak yang jauh antara dua poros sering tidak memungkinkan transmisi langsung dengan pasangan roda gigi. Dalam demikian, cara transmisi putaran dan daya lain yang dapat diterapkan adalah dengan menggunakan sebuah sabuk atau rantai yang dibelitkan di sekeliling puli atau sproket pada poros. Jika pada suatu konstruksi mesin putaran puli penggerak dinyatakan N1 dengan diameter dp dan puli yang digerakkan N2 dan diameter Dp, maka perbandingan putaran dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut.
N1 N2
=
dp
Dp ...(2)
Pemasangan pulley antara lain dapat dilakukan dengan cara horizontal dan vertikal. Cara horizontal yaitu pemasangan puli dapat dilakukan dengan cara mendatar di mana pasangan puli terletak pada sumbu mendatar. Cara vertikal yaitu pemasangan puli dilakukan dengan tegak di mana letak pasangan puli adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan terjadi getaran pada bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk (Mabie and Ocvirk, 1967).
Sabuk V
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Bagian sabuk yang sedang membelit pada puli ini mengalami lengkungan sehingga lebar bagian dalamnya akan bertambah besar. Gaya gesekan juga akan bertambah karena pengaruh bentuk baji, yang akan menghasilkan transmisi daya yang besar pada tegangan yang relatif rendah. Hal ini merupakan salah satu keunggulang sabuk V dibandingkan dengan sabuk rata. Transmisi sabuk V hanya dapat menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama. Dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai, sabuk V bekerja lebih halus dan tak bersuara. Untuk mempertinggi daya yang ditransmisikan, dapat dipakai beberapa sabuk V yang dipasang sebelah-menyebelah (Sularso dan Suga, 2004).
Apabila pemindahan daya menggunakan dua roda transisi, maka hubungan antara jarak kedua titik pusat sumbu roda transisi dengan panjang sabuk dapat ditentukan dengan rumus
L = 2C + 1,57 + (D + d) + (D-d) 2
dimana
L = panjang efektif sabuk (mm)
C = jarak antara kedua sumbu roda transmisi (mm) D = diameter luar efektif roda transmisi yang besar (mm) d = diameter luar efektif transmisi yang kecil (mm) (Smith dan Wilkes, 1990).
Ayakan (Mesh)
Mesh adalah jumlah lubang yang terdapat dalam satu inci persegi (square
inch), sementara jika dinyatakan dalam mm maka angka yang ditunjukkan
merupakan besar material yang diayak. Proses pengayakan pada pembuatan tepung sangat penting, karena menentukan ukuran partikel tepung yang dihasilkan. Pengayakan merupakan suatu metode pemisahan berbagai campuran partikel padat sehingga didapat ukuran partikel yang seragam serta terbebas dari kontaminan yang memiliki ukuran yang berbeda dengan menggunakan alat pengayakan (Ailani, 2014).
Poros
tegangan yang besar, maka dipakai bahan baja paduan yang biasa dikenal sebagai bahan komersial (Achmad, 2006).
Bantalan
Tempat sebuah poros ditumpu, dinamakan tap poros atau leher poros, elemen yang menumpu dinamakan bantalan. Bantalan ini dapat dipasang di dalam mesin di mana poros termasuk atau dalam suatu elemen terpisah yang difondasikan yang dinamakan blok bantalan, blok atau dengan singkat bantalan. Dalam bantalan umumnya bekerja gaya-reaksi. Apabila gaya reaksi ini jauh lebih banyak mengarah tegak lurus pada garis sumbu poros, bantalan dinamakan bantalan radial. Kalau gaya reaksi itu jauh lebih banyak mengarah sepanjang garis sumbu, namanya ialah bantalan aksial (Stolk dan Kros, 1981).
Kapasitas Kerja Alat dan Mesin Pertanian
Kapasitas kerja suatu alat atau mesin didefenisikan sebagai kemampuan alat dan mesin dalam menghasilkan suatu produk per satuan waktu (jam). Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan produk per kW per jam, bila alat/mesin itu menggunakan daya penggerak motor. Jadi satuan kapasitas kerja menjadi ha.jam/kW, kg.jam/kW, lt.jam/kW. Persamaan matematisnya dapat ditulis sebagai berikut.
Kapasitas alat =
produk yang diolah
waktu ...(4)
Rendemen merupakan presentase perbandingan antara berat bagian bahan yang dimanfaatkan dengan berat total bahan. Nilai rendemen ini berguna untuk mengetahui berapa banyak bahan yang bisa digunakan. Apabila nilai rendemen suatu produk atau bahan semakin tinggi, maka akan lebih banyak yang bisa digunakan. Rumus yang digunakan untuk menghitung rendemen tepung tulang ikan yaitu
Rendemen = berat bahan terolah
berat awal bahan
× 100% ...(5)
Dengan demikian, berat bahan tidak terolah dapat dihitung dengan mengurangi berat awal bahan dengan dengan berat bahan terolah. Persentase bahan tidak terolah dihitung dengan rumus
Bahan tidak terolah = berat bahan
tidak terolah
berat awal bahan × 100% ...(6)
(AOAC, 2005).
Persentase bahan yang tertinggal di alat adalah banyaknya bahan yang tidak dapat keluar dari alat secara otomatis setelah saluran pengeluaran bahan dibuka setelah proses pengolahan selesai dilakukan. Bahan yang tidak dapat keluar dari mesin pengolahan membutuhkan tenaga operator untuk mengeluarkannya secara manual. Hal ini menyebabkan efisiensi pengolahan dan biaya produksi meningkat untuk upah operator (Nugroho, dkk, 2012).
paling mudah dilakukan dengan memperbesar atau memperkecil kapasitas tanpa merubah tebal irisan adalah dengan merubah RPM yakni dengan menambahkan transmisi, baik dengan pulley atau sproket dan rantai (Wiraatmadja, 1995).
Analisis Korelasi
Analisis korelasi adalah metode statistika yang digunakan untuk menentukan kuatnya atau derajat hubungan linier antara dua variabel atau lebih. Semakin nyata hubungan linier (garis lurus), maka semakin kuat atau tinggi derajat hubungan garis lurus antara kedua variabel atau lebih. Ukuran untuk derajat hubungan garis lurus ini dinamakan koefisien korelasi. Korelasi dilambangkan dengan r dengan ketentuan nilai r tidak lebih dari harga (-1 ≤ r ≤ 1).
Apabila nilai r = -1 artinya korelasi negatif sempurna, r = 0 artinya tidak ada korelasi, dan r = 1 artinya korelasinya sangat kuat.
Tabel 3. Interpretasi koefisien korelasi nilai r
Interval Koefisien Tingkat Hubungan 0,800 – 1,000 Sangat Kuat
0,600 – 0,799 Kuat
0,400 – 0,599 Cukup Kuat
0,200 – 0,399 Lemah
