PENINGKATAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS KAYU DURIAN (Durio sp.) DENGAN PENGGORENGAN
Muhammad Daud1 dan Zahrial Coto2
1 Mahasiswa Pascasarjana, IPB
Email: daud_forest@yahoo.com
2 Guru Besar, Fakultas Kehutanan, IPB
ABSTRAK
Penelitian bertujuan untuk mengetahui peningkatan sifat fisis dan mekanis kayu durian (Durio sp.) setelah penggorengan dengan menggunakan minyak goreng curah. Sampel uji kayu durian dipotong menjadi bentuk papan tangensial dengan ukuran 10 cm (l) x 5 cm (t) x 2 cm (r). Selain itu, dibuat juga sampel uji papan radial dengan ukuran 10 cm (l) x 5 cm (r) x 2 cm (t). Masing-masing papan dibuat dari kayu gubal dan kayu teras. Sampel uji kering udara kemudian dioven secara bertahap pada suhu 60 oC, 80 oC, 100 oC masing-masing selama 24 jam. Selanjutnya sampel uji digoreng dengan menggunakan minyak goreng curah selama 1 jam dan 2 jam pada suhu 200 oC. Sebagai pembanding dilakukan juga pengujian terhadap sampel uji tanpa penggorengan (kontrol). Hasil penelitian menunjukkan penggorengan kayu dapat meningkatkan kerapatan dan kekerasan kayu, menurunkan kadar air kesetimbangan, tingkat perubahan dimensi (TPD) dan laju perubahan kadar air (LPKA).
Kata Kunci: Durian, Penggorengan Kayu, Minyak Curah, Sifat Fisis, Sifat Mekanis
I. PENDAHULUAN
Peningkatan permintaan kayu di pasaran telah menyebabkan penyediaan kayu dari hutan alam mengalami penurunan yang cukup signifikan. Hal ini menyebabkan pasokan kayu di luar hutan alam terutama dari hutan tanaman industri dan hutan rakyat terus mengalami peningkatan. Kayu dari hutan rakyat memiliki banyak kekurangan jika ingin dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk kayu pertukangan dan kayu konstruksi. Kekurangan tersebut antara lain terutama diameter batang kecil, kurang awet terhadap serangga perusak kayu, memiliki kekuatan rendah serta memiliki stabilitas dimensi yang rendah akibat mengandung banyak kayu juvenil. Untuk itu, dalam rangka meningkatkan pemanfaatan kayu dari hutan rakyat tersebut maka perlu adanya peningkatan sifat fisis dan mekanisnya.
Salah satu cara untuk meningkatkan mutu terutama sifat fisis dan mekanis kayu berkualitas rendah tersebut adalah dengan cara penggorengan. Penggorengan kayu pada suhu sekitar 100-200 oC telah terbukti dapat meningkatkan berat kayu, MOE, stabilitas dimensi dan kekerasan kayu. Pada kisaran suhu tersebut, hemiselulosa akan terdegradasi dan terjadi penataan ulang struktur amorf dari selulosa yang dapat menyebabkan derajat kristalinitas kayu meningkat (Hill 2006). Forest Products Society (2002) juga melaporkan bahwa penggorengan kayu pada suhu 180-200 oC selama 2-4 jam juga telah terbukti meningkatkan keawetan alami kayu.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peningkatan sifat fisis dan mekanis kayu durian (Durio sp.) terutama peningkatan kekerasan dan kerapatan, serta besarnya penurunan kadar air kesetimbangan, tingkat perubahan dimensi, dan laju perubahan kadar air melalui penggorengan menggunakan minyak goreng curah.
II. METODE PENELITIAN
A. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan antara lain kaliper dengan ketelitian 0.01 mm, timbangan digital dengan ketelitian 0.1 g, Universal Testing Machine merk AMSLER, oven, ruang/kotak kedap udara berisi larutan H2SO4 teknis pekat, dan higrometer. Sedangkan bahan yang digunakan adalah sampel uji kayu durian (Durio sp.) dalam bentuk papan tangensial dengan ukuran 10 cm (l) x 5 cm (t) x 2 cm (r) serta sampel uji dalm bentuk papan radial dengan ukuran 10 cm (l) x 5 cm (r) x 2 cm (t), minyak goreng curah.
B. Prosedur Penelitian
Contoh uji kayu durian dikeringkan secara bertahap yaitu berturut-turut 60 °C, 80 °C dan 100 °C masing-masing selama 24 jam agar contoh uji tidak mengalami kerusakan akibat perubahan suhu yang ekstrim. Dari suhu 100 °C contoh uji ditimbang untuk memperoleh data berat kering tanur sebelum perlakuan (BKTa). Selanjutnya sampel uji digoreng dengan menggunakan minyak goreng curah selama 1 jam dan 2 jam pada suhu 200 oC. Sebagai pembanding dilakukan juga pengujian terhadap sampel uji tanpa penggorengan (kontrol). Total contoh uji yang dibuat untuk seluruh perlakuan adalah 36 contoh uji.
Contoh uji dari setiap perlakuan kemudian dikeringkan kembali dalam oven 100 °C untuk mendapatkan data berat kering tanur perlakuan (BKTp). Setelah itu, contoh ujii dikeringudarakan selama kurang lebih satu minggu (untuk mendapatkan data lebar dan berat kering udara), dan kemudian dimasukkan ke dalam ruang kaca kedap udara hingga RH mencapai 58% selama kurang lebih 2 minggu.
Variabel pengamatan adalah: kerapatan pada kondisi kering udara, kekerasan, kadar air kesetimbangan (KAK), tingkat perubahan dimensi (TPD) arah lebar dan tebal serta laju perubahan kadar air (LPKA). Pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan setengah bola baja yang ditekankan kepada permukaan kayu pada bagian lebar sehingga menimbulkan lekuk seluas 1 cm2 (Martawijaya et al. 2005) menggunakan Universal Testing Machine merk AMSLER.
Kerapatan, Kadar Air Kesetimbangan, Tingkat Perubahan Dimensi (TPD) dan Laju Perubahan Kadar Air (LPKa) dihitung dengan persamaan sebagai berikut:
Kr = BKU
VKU
KAK = (BKU – BKT) x 100%
BKT
Susut = (BKU – Berat RH 58%) x 100%
BKU
TPD = Susut dari KU ke RH 58%
(KAKU – KA RH 58%)
LPKA = (KAK – KA RH 58%)
(RH awal- RH 58%)
Di mana: Kr = Kerapatan Kayu (g/cm2)
BKU = Berat Kering Udara
VKU = Volume Kering Udara
KAK = Kadar Ai Kesetimbangan (%)
LPKA = Laju Perubahan Kadar Air
*) RH awal adalah 80%
C. Analisis Data
Analisis data menggunakan rancangan faktorial dengan rancangan dasar RAL yang terdiri atas 3 faktor yaitu faktor bagian kayu (kayu gubal dan kayu teras), jenis pemotongan (papan radial dan papan tangensial), serta waktu penggorengan ( 0 jam = kontrol, 1 jam dan 2 jam). Masing perlakuan diulang sebanyak 3 kali. Untuk mengetahui pengaruh masing-masing faktor perlakuan terhadap sifat fisis dan mekanis kayu yang meliputi kekerasan, kerapatan, kadar air kesetimbangan, tingkat perubahan dimensi dan laju perubahan kadar air, maka dilakukan analisis ragam menggunakan software spss 15.0. Jika perlakuan berpengaruh terhadap respon maka dilakukan uji lanjut menggunakan uji Tukey untuk mengetahui perbedaan di antara perlakuan.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Kerapatan
Peningkatan kerapatan kayu setelah penggorengan ditunjukkan pada gambar 1. Hal ini disebabkan oleh masuknya minyak goreng selama proses penggorengan kayu. Forest Product Society (2002) melaporkan bahwa penggorengan kayu pada suhu sekitar 180-200 oC menyebabkan zat ekstraktif yang mudah menguap dalam kayu mengalami penguapan sehingga bagian kayu yang kosong akan diisi oleh minyak goreng dengan demikan berat kayu akan bertambah, akibatnya kerapatan kayu pun meningkat. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa jenis pemotongan dan bagian kayu berpengaruh tidak nyata terhadap kerapatan kayu sedangkan lama penggorengan berpengaruh nyata. Berdasarkan hasil uji tukey (gambar 2) menunjukkan bahwa penggorengan kayu selama satu jam telah mampu meningkatkan kerapatan kayu secara signifikan. Menurut Bowyer et al. (2003) bahwa kerapatan kayu sangat berhubungan erat dengan sifat fisis dan mekanis kayu terutama kekuatan kayu, sehingga dengan bertambahnya kerapatan kayu maka bertambah pula kemampuan kayu untuk menahan beban.
Gambar 1. Kerapatan Rata-rata Kayu pada Berbagai Perlakuan Penggorengan.
Gambar 2. Pengaruh Lama Penggorengan Terhadap Kerapatan Kayu.
Ket: Huruf Menunjukkan Hasil Uji Tukey dan Huruf yang Berbeda Menunjukkan Perbedaan Nyata pada Taraf Uji 5%.
B. Kekerasan
Kekerasan kayu rata-rata terendah terdapat pada contoh uji yang yang dipotong radial bagian gubal tanpa penggorengan (kontrol) 278.00 kgf sedangkan kekerasan tertinggi terdapat pada contoh uji yang dipotong radial bagian teras pada penggorengan selama 2 jam yaitu 464.67 kgf (Gambar 2). Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa pada penggorengan kayu, cara pemotongan dan bagian kayu berpengaruh tidak nyata terhadap kekerasan kayu tetapi kekerasan ini sangat dipengaruhi oleh lama penggorengan. Semakin lama penggorengan semakin tinggi pula kekerasan kayu (Gambar 4). Semakin tinggi waktu penggorengan menyebabkan semakin tinggi pula jumlah minyak yang mampu mengisi rongga-rongga sel kayu sehingga menyebabkan kemampuan kayu untuk menahan tekanan yang diberikan semakin tinggi, selain itu juga dapat memperlambat waktu kayu untuk retak atau pecah ketika diberi tekanan.
Gambar 3. Kekerasan Rata-Rata Kayu pada Berbagai Perlakuan Penggorengan.
Gambar 4. Pengaruh Lama Penggorengan Terhadap Kekerasan Kayu.
Ket: Huruf Menunjukkan Hasil Uji Tukey dan Huruf yang Berbeda Menunjukkan Perbedaan Nyata pada Taraf Uji 5%.
C. Kadar Air Kesetimbangan
Peningkatan stabilitas dimensi kayu dapat dilakukan dengan menurunkan kadar air kesetimbangan (KAK). Ada beberapa cara yang selama ini dilakukan untuk menurunkan kadar air kesetimbangan kayu secara yaitu dengan pengeringan ke kadar air (KA) = 0% dan pemanasan berulang (Coto 2005).
Penurunan kadar air kesetimbangan kayu akibat penggorengan dapat dilihat pada gambar 5. Berdasarkan gambar 5 menunjukkan bahwa besarnya penurunan kadar air akibat penggorengan berkisar antara 3-5%. Penurunan kadar air kesetimbangan pada proses pemanasan kayu disebabkan oleh perubahan sebagian daerah amorf menjadi kristalin yang berakibat berkurangnya gugus –OH yang tersedia yang berikatan dengan molekul air, selain itu, keberadaan minyak goreng dalam kayu yang bersifat hidrofobik mampu menghalangi penyerapan kayu terhadap air dari lingkungan.
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa kadar air kesetimbangan tidak dipengaruhi secara nyata oleh jenis pemotongan dan bagian kayu tetapi lebih ditentukan oleh lama penggorengan. Berdasarkan hasil uji tukey (gambar 6) menunjukkan bahwa penurunan kadar air kesetimbangan pada penggorengan selama 2 jam akan menyebabkan penurunan kadar air kesetimbangan terbesar, meskipun demikian tidak ada perbedaan yang cukup signifikan pada kadar air kesetimbangan antara penggorengan 2 jam dengan penggorengan 1 jam.
Gambar 5. Kadar Air Kesetimbangan Rata-rata Kayu pada Berbagai Perlakuan Penggorengan.
Gambar 6. Pengaruh Lama Penggorengan Terhadap Kadar Air Kesetimbangan.
Ket: Huruf Menunjukkan Hasil Uji Tukey dan Huruf yang Berbeda Menunjukkan Perbedaan Nyata pada Taraf Uji 5%.
D. Tingkat Perubahan Dimensi
Stabilitas dimensi kayu dapat dinyatakan dalam tingkat perubahan dimensi (TPD) yaitu besarnya perubahan dimensi untuk setiap perubahan kadar air (Coto 2005). Berdasarkan gambar 7 dan 9 menunjukkan bahwa tingkat perubahan dimensi kayu masing-masing pada arah lebar dan tebal mengalami penurunan akibat penggorengan. Hal ini disebabkan oleh sebagian dari struktur amorf selulosa akan berubah menjadi kristalin, yang berakibat pada berkurangnya tangan -OH yang tersedia untuk berikatan dengan molekul air, dan higroskopisitas kayu menurun akibat pemberian panas pada kayu, selain itu pemanasan kayu pada suhu sekitar 200 oC juga menyebabkan dekomposisi sebagian dari hemiselulosa yang menyebabkan penurunan higroskopisitasnya (Coto 2005).
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa tingkat perubahan dimensi pada arah lebar maupun arah tebal tidak dipengaruhi oleh jenis pemotongan dan bagian kayu tetapi lebih dipengaruhi oleh lama penggorengan dan tidak ada perbedaan nyata tingkat perubahan dimensi antara penggorengan 1 jam dan 2 jam (gambar 8 dan 10). Sehingga hal ini mengindikasikan bahwa penggorengan selama 1 jam telah mampu menurunkan tingkat perubahan dimensi secara optimal baik dimensi lebar dan tebal yaitu masing masing menjadi sekitar 0.27 dan 0.36.
Gambar 7. Tingkat Perubahan Dimensi Lebar Rata-rata Kayu pada Berbagai Perlakuan Penggorengan.
Gambar 8. Pengaruh Lama Penggorengan Terhadap Tingkat Perubahan Dimensi Lebar.
Ket: Huruf Menunjukkan Hasil Uji Tukey dan Huruf yang Berbeda Menunjukkan Perbedaan Nyata pada Taraf Uji 5%.
Gambar 9. Tingkat Perubahan Dimensi Tebal Rata-rata Kayu pada Berbagai Perlakuan Penggorengan.
Gambar 10. Pengaruh Lama Penggorengan Terhadap Tingkat Perubahan Dimensi Tebal
Ket: Huruf Menunjukkan Hasil Uji Tukey dan Huruf yang Berbeda Menunjukkan Perbedaan Nyata pada Taraf Uji 5%.
E. Laju Perubahan Kadar Air
Stabilitas dimensi dapat juga diukur dengan laju perubahan kadar air (LPKA) yaitu besaranya perubahan kadar air akibat perubahan kelembaban. Penggorengan kayu dapat menurunkan laju perubahan kadar air (gambar 11). Penurunan laju perubahan kadar air ini disebabkan oleh berkurangnya higrokopisitas kayu akibat penggorengan.
Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa laju perubahan kadar air tidak dipengaruhi oleh jenis pemotongan dan bagian kayu tetapi sangat dipengaruhi oleh lama penggorengan. Semakin lama penggorengan cenderung menurunkan laju perubahan kadar air kayu. Meskipun demikian penggorengan selama 1 jam telah mampu menurunkan laju kadar air menjadi 0.06.
Gambar 11. Laju Perubahan kadar Air Rata-rata Kayu pada Berbagai Perlakuan Penggorengan.
Gambar 12. Pengaruh Lama Penggorengan Terhadap Laju Perubahan Kadar Air.
Ket: Huruf Menunjukkan Hasil Uji Tukey dan Huruf yang Berbeda Menunjukkan Perbedaan Nyata pada Taraf Uji 5%.
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
Merujuk pada penelitian yang telah dilakukan maka kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini adalah:
1. Penggorengan kayu dapat meningkatkan sifat fisis dan mekanis kayu durian yang ditunjukkan dengan peningkatan kerapatan dan kekerasan kayu serta penurunan kadar air kesetimbangan, tingkat perubahan dimensi dan laju perubahan kadar air.
2. Lama penggorengan berpengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis kayu sedangkan jenis pemotongan (tangensial dan radial) dan bagian kayu berpengaruh tidak nyata.
3. Semakin lama penggorengan kayu cenderung meningkatkan sifat fisis dan mekanis kayu.
Kayu yang diperoleh dari hutan rakyat dapat ditingkatkan penggunaannya dengan meningkatkan sifat fisis dan mekanisnya melalui penggorengan dan untuk mendapatkan hasil optimal maka penggorengan sebaiknya dilakukan selama 2 jam.
DAFTAR PUSTAKA
Bowyer JL, Shmulsky R, Haygreen JG. 2003. Forest Products and Wood Science: An Introduction. Four Edition. Iowa: Iowa State Press.
Coto Z. 2005. Penurunan Kadar Air Keseimbangan dan Peningkatan stabilitas Dimensi Kayu dengan Pemanasan dan Pengekangan. Jurnal Ilmu & Teknologi Kayu Tropis 3 (1): 27-31.
Forest Products Society. 2002. Enhancing the Durability of Lumber and Engineered Wood Products. Madison: Forest Products Society.
Hill, C. 2006. Wood Modification: Chemical, Thermal and Other Processes. West Sussex: John Wiley & Sons, LTd.
Martawijaya A, Kartasujana I, Kadir K, Prawira SA. 2005. Atlas Kayu Indonesia Jilid I. Bogor: Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan, Departemen Kehutanan Indonesia.
Cara Menulis Pustaka:Daud M dan Coto Z. 2009. Peningkatan Sifat Fisis dan Mekanis Kayu Durian (Durio sp.) dengan Penggorengan. Simposium Forum Teknologi Hasil Hutan. Bogor, 30-31 Oktober 2009.
