Final Draft

ANALISIS TEKNIK DAN UJI KINERJA MESIN PENGUPAS

KULIT ARI KACANG KEDELAI (Glycine max ).

(Studi Kasus di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat)

SKRIPSI

diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknologi Pertanian

di Fakultas Teknologi Industri Pertanian

Oleh :

HILMI SAHASTO

P1A050073

Jurusan Teknik Manajemen Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Industri Pertanian

Universitas Padjadjaran

Jatinangor

2010

i

RIWAYAT HIDUP

Nama lengkap Hilmi Sahasto, terlahir sebagai anak bungsu

dari empat bersaudara dari pasangan Sukendar SP. dan Aty

Sugiarti pada tanggal 06 juni 1987 di Cirebon.

Pada tahun 1999 penulis lulus dari Sekolah Dasar Negeri

Jatibarang II, kemudian melanjutkan pendidikan ke SLTP

Negeri 8 Cirebon dan lulus pada tahun 2002. Selanjutnya

penulis melanjutkan pendidikan di SMU Negeri 3 Cirebon dan lulus pada tahun

2005. Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa di jurusan

Teknik dan Manajemen Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Industri Pertanian,

Universitas Padjadjaran Bandung.

Pengalaman organisasi selama kuliah, penulis sebagai pengurus di Badan

Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Industri Pertanian tahun 2006-2007,

Himpunan Mahasiswa jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian bidang

kajian ilmiah pada tahun 2006-2007 dan Ikatan Mahasiswa Teknologi Perrtanian

Indonesia (IMATETANI) 2006-2007.

ii

ABSTRAK

Hilmi Sahasto 2010. Analisis Teknik dan Uji Kinerja Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai (Glycine Max ) di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat. Dibimbing Oleh Ade Moetangad Kramadibrata dan Totok Herwanto Data teknis mesin pengupas kulit ari kacang kedelai produksi UPTD Balai Mekanisasi Pertanian Jawa Barat (MPK0108) perlu dikaji ulang spesifikasi teknis dan diuji kinerjanya. Metode analisis deskriptif digunakan untuk mengamati kelayakan teknis komponen struktural (poros silinder pengupas, pin, bantalan, rangka dan pengelasan) dan kinerja fungsionalnya (kapasitas kerja, efisiensi, rendemen, kebutuhan daya, indeks performansi, tingkat kebisingan dan getaran mesin) pada tiga perlakuan jarak celah silinder pengupas, yaitu; 3, 4 dan 5 mm. Hasil pengamatan terhadap struktur teknis menunjukan bahwa mesin ini dengan poros silinder pengupas berdiameter 17 mm, umur bantalan 670.959,86 jam, rangka dengan kekuatan 53.948,4 N, pengelasan dengan kekuatan 10.150 N, sudah memenuhi kelayakan teknis yang dispesifikasikan, kecuali pin untuk puli dan sprocket dengan diameter 7 mm. Sementara dari hasil uji kinerja diperoleh bahwa perlakuan terbaik yaitu pada perlakuan 2 dengan jarak celah silinder pengupas 4 mm didapatkan kapasitas kerja 403,6 kg/jam, efisiensi 18,12 persen, rendemen kedelai terkupas 64,72 persen, kebutuhan daya 160, 2 W dan tingkat kebisingan 89,3 dB mesin ini sudah memenuhi spesifikasi kinerjanya. Namun dengan indeks kinerja rata-rata dari ketiga perlakuan sebesar 0,52 (<1) dan dengan tingkat getaran mesin 12,6 mm/s (berbahaya), mesin ini belum dapat direkomendasikan kepada khalayak pengguna dan perlu direparasi untuk perbaikan kinerjanya. Kata kunci : Mesin Pengupas Kulit Ari kedelai, Analisis Teknik dan Uji Kinerja

iii

ABSTRACT

Hilmi Sahasto 2010. Technical Analysis and Testing Performance Soybean (Glycine Max) Peelling Machine in UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa barat. Guided By Ade Moetangad Kramadibrata and Totok Herwanto Technical specification of soy bean peeler machine, type of MKP0108 made by UPTD Balai Mekanisasi Pertanian Jawa Barat needed to be reanalyzed and its performance had to be tested for recommendation purposes. Method of descriptive analysis has been used to observe the technical acceptability of its structural components (the shaft of peeler cylinder, pin, bearing, frame and welded parts) as well as its functional performances (work capacity, efficiency, rendement, power requirement, performance index, sound level and machine vibration) in three treatment of a gap distance of peeling cylinder, such as ; 3, 4, and 5 mm. Results showed that except of the pin for pulley and sprocket with diameter 7 mm, other structural components such as the shaft of peeler cylinder, bearing, frame and welded parts are technically acceptable. Whereas from results of performance test obtained that best treatment happened to second treatment a gap distance of peeling cylinder of 4mm, get a work capacity of 403.6 kg/h, efficiency of 18.12 percent, a portion of peeled soybean of 64.72 percents, a power requirement of 160.2 W and a sound level of 89.3 dB, this machine have complied of its performance specification. However, by its low average of performance index of 0.57 (<1) and its level of machine vibration of 12.6 mm/s (dangerous), the machine is not yet ready to be recommended for the respective users and needs to be repaired for improvement. Keywords: Soybean Peeling Machine, Technical Analysis and Performance Test

iv

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah

SWT, yang telah melimpahkan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penyusunan skripsi yang berjudul “Analisis Teknik dan Uji Kinerja Mesin

Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai (Glycine Max ) di UPTD BPT Mekanisasi

Pertanian Jawa Barat.” sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar Sarjana di

Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Shalawat dan salam juga tercurah kepada

Nabi Muhammad SAW.

Selama penyusunan skripsi ini penulis menyadari bahwa tidak sedikit

bantuan dan dukungan yang penulis terima dari berbagai pihak. Untuk itu tak lupa,

penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak, terutama kepada:

1. Allah S.W.T yang selalu memberikan Cinta, cahaya dan kearifan-Mu membuatku

semakin semangat untuk mendekati dan menuju-Mu.

2. Papah dan Mamah tercinta atas segala doa, cinta, kasih sayang dan semua

pengorbanan yang telah diberikan kepada penulis dengan tulus dan iklas.

3. Ketiga kakakku yang selalu memberikan semangat, dorongan dan bantuan lainnya

kepada penulis selama ini.

4. Bapak Prof. Dr.H.Ade Moetangad Kramadibrata, Dipl-Ing, M.Res.Eng.Sc., Ph.D.

selaku ketua komisi pembimbing yang telah mengarahkan, membimbing dan

membantu penulis dalam menyusun skripsi ini.

5. Bapak Totok Herwanto, Ir., M.Eng. selaku anggota komisi pembimbing yang telah

mengarahkan, membimbing dan membantu penulis dalam menyusun skripsi ini.

6. Bapak Sudaryanto Zain, Ir.,MP., selaku dosen penelaah yang telah memberikan

saran dan kritik yang membangun dalam penyusunan skipsi ini.

7. Bapak Gunawan Nawawi, Ir., M.S. selaku dosen wali yang telah membimbing dan

mengarahkan penulis selama menempuh studi di Jurusan Teknik danManajeman

Industri Pertanian.

8. Keluarga besar Sumantri dan Suminta Harto atas doa dan dorongan semangatnya

9. Santi Keumalasari yang selalu memberikan doa, semangat dan perhatiannya.

10. Semua rekan-rekan mahasiswa TMIP angkatan 2005 yang banyak membantu

penulis selama kuliah, terutama Fendy, Pardi, Rudi dan Nanda.

v

11. Crew [email protected], mang yayan dan mang arief yang membantu penulis dalam

menyelesaikan skripsi.

12. Yuniarto Rahidi yang membantu penulis dalam melakukan penelitian di UPTD BPT

mekanisasi Pertanian Jawa barat.

13. Rekan-rekan SMA 3 Cirebon yang selalu memberi semangat kepada penulis agar

segera menyelesaikan tugas akhir.

14. Bapak Wawan Wintarasa, selaku kepala UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Propinsi

Jawa Barat di Bojong Pincung, Kabupaten Cianjur yang telah mengizinkan penulis

untuk melakukan penelitian.

15. Seluruh staf di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Propinsi Jawa Barat di Bojong

Picung, Kabupaten Cianjur yang telah membantu dan memantau penulis dalam

menyelesaikan penelitian.

16. Seluruh staf pengajar dan karyawan di jurusan Teknik dan Manajemen Industri

Pertanian, Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran.

Akhir kata dengan segala keterbatasan, penulis menyadari bahwa skripsi ini

masih jauh dari sempurna, namun penulis berharap semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi penulis sendiri khususnya dan ilmu pengetahuan pada umumnya.

Jatinangor, Februari 2010

Hilmi Sahasto

Penulis

vi

DAFTAR ISI

RIWAYAT HIDUP .............................................................................................. i ABSTRAK .......................................................................................................... ii ABSTRACT ....................................................................................................... iii KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv

DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi Daftar Tabel ........................................................................................................ ix

Daftar Gambar .................................................................................................... xi Daftar Lampiran................................................................................................. xii BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang........................................................................................... 1

1.2. Identifikasi Masalah ................................................................................... 2

1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................................... 2

1.4. Kegunaan Penelitian .................................................................................. 2

1.5. Kerangka Pemikiran .................................................................................. 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 5

2.1 Karakteristik Fisik Kedelai ......................................................................... 5

2.2 Proses Pengupasan Kulit Ari Kedelai ......................................................... 8

2.3 Tipe-Tipe Mesin dan Mekanisme pada Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai . 9

2.4 Bagian Utama dan Kegunaan Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai .................................................................................................... 12

2.5 Analisis Teknik ........................................................................................ 14

2.5.1. Kebutuhan Daya Penggerak .............................................................. 14

2.5.2. Analisis Poros ................................................................................... 15

2.5.3. Analisis Pin ..................................................................................... 17

2.5.4. Analisis Bantalan .............................................................................. 18

2.5.5. Analisis Unit Transmisi ................................................................... 19

2.5.6. Analisis Kekuatan Rangka ................................................................ 21

2.5.7. Analisis Kekuatan Las ..................................................................... 23

2.6 Uji Kinerja ............................................................................................... 23

2.6.1. Kerapatan Kamba ............................................................................. 23

2.6.2.Kapasitas Pengupasan Teoritis ........................................................... 24

2.6.3. Kapasitas Pengupasan Aktual ........................................................... 24

2.6.4. Efisiensi Pengupasan ........................................................................ 25

vii

2.6.5. Kebutuhan Daya ............................................................................... 25

2.6.6.Energi Spesifik Pengupasan ............................................................... 25

2.6.7. Indeks Unjuk Kerja ( Performance Index) ......................................... 26

2.6.8. Persentase Susut Hasil ...................................................................... 26

2.6.9. Rendemen ........................................................................................ 27

2.7. Kajian Ergonomi .................................................................................... 27

2.7.1. Kebisingan ....................................................................................... 27

2.7.2 Getaran .............................................................................................. 29

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN........................................................... 31

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................... 31

3.2 Bahan dan Alat Penelitian ........................................................................ 31

3.2.1 Bahan : .............................................................................................. 31

3.2.2 Alat: .................................................................................................. 31

3.3 Metode Penelitian..................................................................................... 32

3.4 Perlakuan ................................................................................................. 32

3.5 Tahapan Penelitian ................................................................................... 33

3.6. Analisis Teknik ....................................................................................... 34

3.7 Uji Kinerja .............................................................................................. 35

3.7.1 Pengujian Kapasitas Aktual dan Rendemen ...................................... 37

3.7.2 Pengujian Kualitas Kupasan .............................................................. 37

3.8 Pengamatan Ergonomi............................................................................. 38

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 39

4.1. Analisis Teknik ........................................................................................ 39

4.1.1. Kebutuhan Daya Penggerak .............................................................. 39

4.1.2.Analisis Poros.................................................................................... 39

4.1.3.Analisis Pin ....................................................................................... 40

4.1.4.Analisis Bantalan ............................................................................... 41

4.1.5.Analisis Unit Transmisi ..................................................................... 42

4.1.6. Analisis Kekuatan Rangka ................................................................ 42

4.1.7. Analisis Kekuatan Las ...................................................................... 43

4.2. Uji Kinerja ............................................................................................... 43

4.2.1. Kapasitas Teoritis ......................................................................... 43

4.2.2. Kapasitas Aktual Mesin ................................................................ 44

4.2.3. Efisiensi Mesin ............................................................................. 45

4.2.4.Kebutuhan Daya ................................................................................ 46

4.2.5.Energi Spesifik Pengupasan ............................................................... 46

viii

4.2.6.Indeks Unjuk Kerja............................................................................ 47

4.2.7. Persentase Susut Hasil ...................................................................... 48

4.2.8. Rendemen ........................................................................................ 49

4.2.9.Pembobotan Parameter Uji Kinerja .................................................... 49

4.3. Kajian Ergonomi...................................................................................... 50

4.3.1 Tingkat Kebisingan. .......................................................................... 50

4.3.2. Getaran ............................................................................................. 51

4.4. Kelayakan Analisis Teknik ...................................................................... 52

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 55

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 55

5.2 Saran ........................................................................................................ 55

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 57

ix

Daftar Tabel

Nomor Judul Halaman

1. Koefisien Gesek Sorgum pada Kadar Air yang Berbeda dan Struktur Permukaan. ............................................................................................ 7

2. Spesifikasi Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai ...................................... 12

3. Hubungan Intensitas Kebisingan dengan Lama Jam Kerja per Harinya sesuai dengan Standar tingkat kebisingan berdasarkan OSHA ............. 28

4. ISO 2372 Pedoman Untuk Besarnya Getaran Pada Mesin, Mesin dengan Daya Kecil, Terutama Untuk Motor Listrik Kurang Dari 15 Kw........... 30

5. Perbandingan data spesifikasi teknis dan aktual hasil perhitungan ........ 39

6. Nilai Diameter Hitung dengan Diameter Aktual yang Dipengaruhi Oleh Kecepatan Putar dan Diameter Poros. ................................................... 41

7. Faktor yang Mempengaruhi Perbedaan Hasil Dari Kapasitas Teoritis ... 44

8. Kapasitas Aktual Mesin Berdasarkan ke Tiga Perlakuan....................... 44

9. Efisiensi Mesin ..................................................................................... 45

10. Kebutuhan Daya Aktual ....................................................................... 46

11 Energi Spesifik ..................................................................................... 47

12. Indeks Unjuk Kerja .............................................................................. 47

13. Persentase Susut Hasil .......................................................................... 48

14. Rendemen Proses ................................................................................. 49

15. Pembobotan Parameter Uji Kinerja ...................................................... 50

16. Tingkat Kebisingan .............................................................................. 51

17. Nilai Getaran Bedasarkan Perlakuan yang Diberikan ............................ 52

18. Kelayakan Analisis Teknik Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai 53

19. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Rangka .................................................................................. 78

20. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Sambungan Las ..................................................................... 81

21. Kondisi Kedelai Kering dan Setelah Direbus 2 Jam .............................. 82

22. Kadar Air Kedelai Basah (setelah direbus 2 jam) .................................. 82

23. Kerapatan Kamba Kedelai Basah (setelah direbus 2 jam) ..................... 83

24. Massa Kedelai Hasil Proses Pengupasan yang Dipisahkan Berdasarkan Kualitas ................................................................................................ 89

x

25. Hasil pengukuran kebisingan yang diperoleh dari mesin ketika beroperasi ............................................................................................................. 94

26. Hasil pengukuran getaran pada mesin ketika dioperasikan .................... 97

xi

Daftar Gambar

Nomor Judul Halaman 1. Diagram Kerangka Pemikiran ................................................................ 4

2. Mekanisme dengan Screw ...................................................................... 9

3. Mekanisme dengan Rol Karet ............................................................... 10

4. Mekanisme dengan Dua Buah Gerinda ................................................. 10

5. Mekanisme Pengupasan dengan Dua Buah Silinder yang Bergesekan .. 11

6. Mesin Pengupas dengan Menggunakan Mekanisme Dua Buah Silinder yang Bergesekan dibuat oleh UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat .................................................................................................... 11

7 Rangka yang menopang beban ............................................................. 21

8 Diagram Alir Penelitian ........................................................................ 33

9 Defleksi Puntiran .................................................................................. 40

10 Tata Letak Pin di Komponen Mesin ..................................................... 41

11. Sketsa Momen Torsi............................................................................. 60

12. Beban Yang Ditopang Rangka.............................................................. 78

13. Sambungan Las Dan Bidang Las .......................................................... 81

xii

Daftar Lampiran

Nomer Judul Halaman 1. Analisis Teknik .................................................................................... 60

2. Uji Kinerja ........................................................................................... 82

3. Kajian Ergonomi .................................................................................. 94

4. Proses Pembuatan Tempe ..................................................................... 98

5. Prosedur Penentuan Kadar Air.............................................................. 99

6. Gambar Kedelai Sebelum dan Sesudah Diproses ................................ 100

7. Gambar Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai ........................... 101

8. Gambar Proses Tahapan Penelitian ..................................................... 102

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Pada masa sekarang ini harga kedelai yang terus meningkat dipasar dunia

berdampak terhadap meningkatnya harga kedelai dalam negeri. Kenaikan harga

kedelai menyebabkan perusahaan tempe dan tahu mengurangi produksi dan

sebagian diantaranya gulung tikar. Kecenderungan ini dapat dihubungkan dengan

meningkatnya permintaan terhadap kedelai setiap tahunnya.

Mengingat kedelai di indonesia sangat diminati oleh masyarakat dan

memiliki prospek yang cukup cerah sebagai bahan pangan, maka diperlukan

penanganan yang cukup serius agar menghasilkan kedelai yang baik. Oleh karena

itu teknik pengolahannya pun harus diperhatikan dan ditangani dengan baik.

Unit Pelayanan Teknis Daerah - Balai Pengembangan Teknologi (UPTD –

BPT) Mekanisasi Pertanian, Cianjur - Jawa Barat merupakan suatu instansi yang

bekerja dalam bidang pengembangan teknologi di bidang pertanian. Di balai ini

terdapat berbagai macam alat atau mesin-mesin yang telah dibuat berdasarkan

rancangan yang telah dilakukan oleh pihak balai mekanisasi. Salah satu mesin

yang terdapat di balai mekanisasi ini adalah mesin pengupas kulit ari kacang

kedelai yang di rancang oleh BPT mekanisasi pada tahun 2006. Mesin ini

berfungsi untuk mengupas kulit ari kedelai agar menjadi bersih sehingga dapat

diproses lebih lanjut menjadi produk-produk yang berbahan baku kedelai yang

memiliki nilai ekonomis lebih tinggi.

Komponen mesin pengupas kulit ari seperti hoper, silinder pengupas, unit

transmisi, motor, saluran pengeluaran, tempat penampungan hasil pengupasan dan

komponen lainnya yang dapat mempengaruhi kinerja yang akan dihasilkan mesin

tersebut dalam melakukan prosesnya. Mesin ini memiliki spesifikasi teknis mesin

diantaranya berkapasitas 40-60 Kg/jam, menggunakan motor listrik 0,25 HP

sebagai tenaga pengeraknya, dan sebagai sistem transmisi menggunakan sabuk

dan roda gigi.

2

Mesin yang diproduksi di Balai Pengembangan Teknologi Mekanisasi

Pertanian Cianjur, Jawa Barat dalam aplikasinya di lapangan mesin ini belum

memiliki data baik secara teknis dan kemampuan kerja mesin. Oleh karena itu

perlu adanya penelaahan lebih lanjut, mengingat tujuan utama dari penerapan

sistem mekanisasi pertanian dapat tercapai sehingga dapat meningkatkan efisiensi

kerja dan mendapatkan hasil yang semaksimal mungkin sehingga bisa

dimanfaatkan oleh masyarakat.

1.2.Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, masalah yang

dapat diidentifikasikan adalah mengkaji ulang spesifikasi teknis mesin ini melalui

analisis teknik dan uji kinerja dan seberapa baik kinerja mesin pengupas kulit ari

kedelai yang dirancangbangun di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa

Barat.

1.3.Tujuan Penelitian

1. Melakukan analisis teknik terhadap mesin pengupas kulit ari kedelai.

2. Melakukan uji kinerja terhadap mesin pengupas kulit ari kedelai.

3. Mengetahui apakah spesifikasi teknis dan kinerja mesin tersebut sudah

sesuai dengan spesifikasi teknis yang direkomendasikan produsennya.

1.4. Kegunaan Penelitian

a. Praktisi

Diharapkan hasil penelitian dapat memberikan informasi dan rekomendasi

atas penggunaan mesin pengupas kulit ari kepada pihak UPTD BPT Mekanisasi

Pertanian apakah dapat langsung dimanfaatkan oleh pengguna mesin tersebut atau

masih perlu dimodifikasi agar memenuhi kelayakan operasionalnya.

b. Akademisi

Memberikan pemahaman tentang pentingnya data teknis dan kinerja mesin

pengupas kulit ari kacang kedelai untuk mengetahui kelayakan dari mesin

tersebut.

3

1.5. Kerangka Pemikiran

Dalam usaha untuk meningkatkan nilai efektifitas, efisiensi dan juga

tingkat kehigienisan suatu produk seperti tempe, tahu dan susu kedelai maka

diperlukan suatu penanganan hasil pertanian, salah satunya adalah dengan proses

pengupasan. Pada umumnya pengupasan kulit ari kedelai dapat dilakukan dengan

2 cara yaitu tradisional dan modern. Untuk memisahkan kulit air dengan kacang

kedelai, secara tradisional umumnya dengan cara diinjak (Julian, 2009).

Sementara selama ini pembuatan tahu dan tempe secara tradisional banyak yang

belum memenuhi persyaratan GMP (Good Manufacturing Product), contohnya

dalam pemisahan kedelai dengan kulit arinya, padahal menurut Suharto (2009),

pengolahan kedelai untuk tempe, susu kedelai dan tahu yang sesuai dengan GMP

tidaklah sulit.

Oleh karena itu untuk meningkatkan efektifitas, efisiensi dan kebersihan

proses pengolahan, pengupasan kulit ari secara modern dapat diterapkan, seperti

yang dilakukan oleh UPTD BPT Balai Mekanisasi Pertanian Propinsi Jawa Barat

dengan membuat mesin pengupas kulit ari kedelai dengan tipe mekanisme

menggunakan dua buah silinder yang begerak berlawanan arah untuk dapat

bergesekan dengan kedelai sehingga kulit ari kedelai terkelupas, namun belum

diketahui sejauh mana kelebihan dan kekurangan dari mesin tersebut. Untuk

mengatasi masalah yang ada maka perlu dilakukan pengujian tentang uji kinerja

dan analisis teknik mesin tersebut.

Pengujian yang dilakukan pada mesin pengupas kedelai ini dilakukan

dengan menggunakan metode analisis deskriptif, yaitu melakukan pengukuran,

pengamatan dan perhitungan terhadap komponen-komponen struktural dan

kinerja/fungsional mesin. Analisis teknik bertujuan untuk menguji komponen-

komponen struktural mesin pengupas kulit ari kedelai yang dilakukan oleh pihak

UPTD BPT Mekanisasi. Analisis teknik yang akan dilakukan meliputi kapasitas

teoritis mesin, kebutuhan daya penggerak, analisis sabuk dan puli, diameter poros,

analisis bantalan, analisis rangka, kekuatan las. Sedangkan pengujian fungional

mesin ini parameter-parameter yang didapat yaitu efisiensi pengupasan,

kebutuhan daya, pengujian kualitas hasil kupasan, rendemen dan indeks

4

performansi. Berdasarkan SOP (Standard Operasional Prosedure) mesin yang

telah dibuat, jarak antar silinder dapat diatur yaitu 5 mm, 4 mm dan 3 mm. Oleh

karena itu, dalam penelitian ini akan dilakukan pemberian perlakuan terhadap

jarak tersebut untuk mendapatkan hasil rendemen terbaik. Setiap perlakuan

dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali dan dihitung rata-ratanya sesuai dengan

prosedur pengujian RNAM (Regional Network Agricultural Machinery).

Kenyamanan operator dalam menjalankan mesin perlu diperhatikan antara

lain seperti getaran dan suara. Tingkat kebisingan suara yang dihasilkan oleh

mesin dan getaran yang diakibatkan dari struktur rangka yang menopang mesin

ketika dioperasikan mengalami guncangan, apabila faktor tersebut dapat

disesuaikan dengan standar yang di sarankan, maka hasil rancangan dari mesin

pengupas kulit ari kedelai dapat digunakan dengan nyaman dan aman bagi

operator.

Gambar 1. Diagram Kerangka Pemikiran

Meningkatkan: - Kapasitas dan kualitas kedelai

Penanganan kedelai dengan mesin - Pengupas kulit ari

In Konvensional Efektivitas relatif tinggi Efisiensi tinggi Higienis terjamin

Konvensional Efektifitas hasil rendah Efisiensi rendah Higienis kurang terjamin

Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai BPT Mekanisasai

Identifikasi masalah Kaji ulang Analisis teknik dan uji kinerja mesin pengupas kulit ari kedelai

Metode analisis deskriptif

Uji kinerja ( fungsional) Pada jarak silinder pengupas 5, 4 dan 3 mm dengan pengulangan 5 kali

Analisis teknik

Kebutuhan Konstruksi struktural

Pengukuran komponen struktural

Perhitungan ergonomik

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Karakteristik Fisik Kedelai

a. Kadar Air

Kadar air bahan hasil pertanian memegang peranan sangat penting dalam

menjaga kualitas dari bahan hasil pertanian. Terjadinya kerusakan pada bahan

hasil pertanian selepas panen secara biologi, fisiologis, dan kimia disebabkan

karena masih tingginya kadar air bahan.

Sifat kacang kedelai mampu menyerap air cukup banyak dan dapat

menyebabkan beratnya naik menjadi dua kali lipat, dengan sifat biji yang keras

dan daya serap air tergantung ketebalan kulit. Kulit inilah yang ingin dikupas

secara mekanis dengan semaksimal mungkin tidak membelah kedelai apalagi

merusak kedelai. Sehingga mutu dari kacang kedelai baik dengan bentuk yang

baik dan tetap utuh. Dari permasalahan tersebut maka, diperlukannya mesin

pengupas kulit ari kacang kedelai dengan cara mekanis yang sederhana dan

mudah pengoperasiannya, dimana dapat dioperasikan dengan mudah, sederhana,

menggunakan penggerak tangan sehingga dapat dioperasikan oleh setiap orang

tanpa harus memiliki keterampilan khusus (Annas, 2002). Kandungan kadar air

kedelai pasca panen sebesar 14 persen. Kadar air kedelai ketika setelah direndam

selama selang waktu tertentu menurut Ismed, 2003 kedelai yang direndam selama

2 jam adalah 43,49 persen basis basah.

b. Bentuk dan Ukuran

Bentuk dan ukuran bahan hasil pertanian merupakan dua karakteristik

yang tidak dapat dipisahkan. Keduanya diperlukan untuk pemberian karakteristik

fisik suatu bahan. Ada beberapa kriteria yang dapat digunakan untuk menjelaskan

bentuk dan ukuran bahan hasil pertanian diantaranya dari bentuk acuan,

kebulatan, dimensi sumbu, serta kemiripan bahan hasil pertanian terhadap benda-

benda geometri tertentu.

6

6

Biji kedelai memiliki diameter rata-rata sebesar 7 mm, dan massa rata-rata

15 gram/100 butir, berwarna cokelat muda atau kuning dan terdapat titik

kecambah. Bentuk yang mendekati bundar (roundness) sehingga biji kedelai

relatif memiliki bentuk yang homogen. Hasil dari proses pengupasan kacang

kedelai sendiri diperoleh kulit arinya atau yang lebih dikenal dengan sebutan

bungkil, bungkil dari kacang kedelai juga mengandung cukup banyak protein

sekitar 30 persen. Oleh karena itu bungki ini juga digunakan sebagai pakan ternak.

(Suryawinata, 2006 )

c. Volume, Densitas dan Specific Gravity

Dalam penanganan bahan hasil pertanian istilah densitas dibedakan

menjadi dua macam yaitu densitas massa atau kerapatan massa (mass density) dan

densitas kamba atau kerapatan kamba (bulk density). Kerapatan massa adalah

kerapatan bahan yang diukur tanpa menyertakan ruang-ruang kosong diantara

bahan atau dengan pengertian lain perbandingan antara massa sebuah bahan

dengan volumenya. Sedangkan kerapatan kamba adalah kerapatan bahan yang

diukur degan menyertakan ruang kosong diantara bahan atau dengan pengertian

lain perbandingan antara massa bahan dengan volume bahan beserta ruang-ruang

kosong diantara bahan (Zain dkk., 2005).

Menurut Mohsenin (1980) dalam Juliandra (2006), kerapatan kamba

dinotasikan dengan ρ (rho) merupakan salah satu parameter dan karakteristik dari

bahan pertanian berupa butiran atau biji. Pengertian kerapatan kamba adalah

perbandingan bobot bahan dengan volume ruang yang ditempatinya, termasuk

ruangan kosong diantara butiran bahan.

Menurut Mohsenin (1980) setiap bahan pertanian berbentuk butiran atau

biji memiliki kerapatan kamba dalam menempati suatu ruang yang ditempatinya,

nilai kerapatan kamba (bulk density) kedelai 750 kg/m3.

d. Sudut Repos (angle of repose)

Karakteristik friksi yang perlu diketahui dalam perancangan mesin-mesin

dari bahan pertanian terutama biji-bijian adalah sudut repos (angle of repose).

7

Biasanya sudut repos diperlukan untuk menentukan sudut kemiringan corong

pengumpan (hoper).

Sudut repos adalah sudut yang terbentuk antara bidang alas datar dan

bidang alas miring dari sebuah segitiga pada saat bahan curuh ( biji-bijian) mulai

bergerak jatuh bebas. Nilai sudut repos dari suatu bahan dipengerahui oleh bentuk,

ukuran, kadar air, dan orientasi bahan ( Zain dkk., 2005).

Menurut Stahl (1950) dalam Mohsenin (1980) nilai dari angel of repose

untuk bahan pertanian berbeda-beda dan untuk kedelai memiliki nilai sudut repos

sebesar 16 0 pada peralatan pengupasan.

e. Koefisien Gesek Bahan Hasil Pertanian Terhadap Permukaan Strktur

Pengupas

Kebutuhan untuk pengetahuan terhadap koefisien gesek bahan pertanian

pada berbagai permukaan diperlukan dalam membuat alat dan mesin yang

berhubungan dengan pengolahan bahan pertanian. Koefisien gegek ini disesuaikan

dengan permukaan bahan pembuat alat dan mesin tersebut, sehingga koefisien

gesek diperlukan untuk mengetahui kesesuaian bahan pertanian terhadap

permukaan struktur bahan.

Faktor yang diperlukan untuk mengetahu nilai koefisien gesek dari kacang

kedelai dapat dilihat berdasarkan hubungan kadar air dan struktur permukaan.

Nilai hubungan antara koefisien gesek dan kadar air dapat dilihat pada Tabel1.

Tabel 1. Koefisien Gesek Sorgum pada Kadar Air yang Berbeda dan Struktur Permukaan.

Sumber : (Nwakonobi, 2009)

Kadar air % (basis basah) Koefisien gesek (µ)

Beton Plastik Besi/baja Kayu

22,9 0,58±0,05 0,43±0,05 0,48±0,04 0,45±0,08

26,6 0,61±0,11 0,46±0,17 0,53±0,06 0,48±0,11

31,0 0,65±0,09 0,48±0,08 0,58±0,08 0,51±0,10

32,9 0,68±0,08 0,51±0,06 0,62±0,09 0,53±0,05

33,3 0,71±0,12 0,54±0,13 0,64±0,20 0,55±0,09

8

2.2 Proses Pengupasan Kulit Ari Kedelai

Pengupasan kulit ari kedelai merupakan langkah awal dari proses

pengolahan tempe, proses pengupasan kulit ari kedelai pada umunya masih

menggunakan tenaga manual yang menyebabkan proses pengupasan lambat dan

kuantitasnya rendah sehingga perlu dirancang alat dengan tenaga mesin, dengan

alat ini maka kuantitas produksi dapat ditingkatkan dari 35 kg/jam dengan cara

manual menjadi 684 kg/jam. ( Hermanto, 2008)

Proses pengupasan kulit ari kedelai terjadi saat kedelai terhimpit antara

drum rotor dan pelat stator. Berdasarkan percobaan yang dilakukan dari 1kg

kedelai, sebanyak 84,2 % kulit ari kedelai terkelupas dengan baik, 7,8% masih

utuh dan 8% hancur (Hermanto, 2008).

Proses pengupasannya adalah sebagai berikut:

a. Kacang kedelai yang masih memiliki kulit ari dimasukkan kedalam tempat

penampung dan penyaluran yang telah disediakan.

b. Masukkan air sebagai pembantu pengupas bersamaan dengan kacang

kedelai.

c. Kemudian kacang kedali masuk kedalam ruang pengupasan, pada saat itu

kacang kedelai akan terkupas.

d. Kacang kedelai yang telah terkupas bersamaan dengan kulit arinya akan

jatuh kedalam tempat yang telah disediakan.

Dari urutan proses diatas, maka secara fungsional mesin memiliki

komponen yang berfungsi sebagai berikut:

a. Alat untuk memasukkan kedelai ke hoper

b. Tempat penampung air

c. Saluran masuk kacang kedelai kedalam proses pengupasan ( Hoper )

d. Pengatur aliran bahan menuju proses pengupasan

e. Tempat pengupas kulit ari kacang kedelai

f. Saluran pengeluaran kacang kedelai yang telah dikupas (outlet)

g. Bak penampung hasil kupasan

9

h. Transmisi penerus daya dari penggerak ke poros mesin pengupas kulit ari

kacang kedelai.

2.3 Tipe-Tipe Mesin dan Mekanisme pada Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai

Mesin pengupas kulit ari kedelai berfungsi untuk mengupas kulit yang

menempel pada bulir kacang hingga bersih, mesin ini memiliki beberapa tipe

berdasarkan jenis atau mekanisme pengupasannya yaitu dengan menggunakan

mekanisme dua buah gerinda, dua buah silinder yang bergesekan dan silinder

bergesekan dengan rumahnya.

a. Mekanisme dengan screw yang berputar

Menggunakan sebuah screw yang berputar. Mekanisme ini memiliki

bagian utama berupa screw dan dinding screw. Screw ini digerakkan oleh sebuah

motor yang menggunakan transmisi daya puli dan belt (sabuk).

Ketika kacang kedelai dimasukkan kedalam mekanisme ini, proses

pengupasan terjadi karena adanya gaya gesekan antara screw dengan biji kacang

kedelai dengan dinding. Konstruksinya sederhana tetapi sulit untuk mendapatkan

biji kedelai yang utuh. Alat ini ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Mekanisme dengan Screw

b. Menggunakan dua buah rol karet yang ditata sejajar dan besarnya

sama.

Dua buah rol ini berputar berlawanan arah tetapi putarannya tidak sama.

Kedua rol karet ini digerakkan oleh motor dengan menggunakan transmisi daya

puli dan belt ( sabuk). Pada kedua rol karet ini masing-masing memiliki sebuah

roda gigi yang ukuran diameternya berbeda agar putaran yang dihasilkan antara

10

dua rol karet ini tidak sama. Ketika biji kacang kedelai dimasukkan kedalam

mekanisme ini, proses pengupasan terjadi karena adanya gesekan antara rol karet

dengan biji kacang kedelai, yang mengakibatkan terkelupasnya kulit ari kacang

kedelai.

Keuntungan dari mekanisme ini adalah konstruksinya mudah dan hasil

pengupasannya cukup banyak, tetapi hasil kupasan yang didapat kurang

maksimal.( Eka Darma S. 2004) Alat ini ditunjukkan pada gambar 3.

Gambar 3. Mekanisme dengan Rol Karet

c. Mekanisme dengan dua buah gerinda

Menggunakan dua buah rol batu gerinda, dimana rol yang berputar dan

yang satu lagi diam. Rol yang diam ini diatur jaraknya dengan rol yang berputar

sesuai dengan ukuran biji kacang kedelai yang akan dikupas. Rol ini digerakkan

oleh sebuah motor yang menggunkanan transmisi puli dan sabuk. Mekanisme ini

sederhana sekali dan bisa mengupas kulit ari kacang kedelai dengan hasil yang

cukup baik dan resiko cacat yang kecil. Selain itu mesin ini murah dalam proses

pembuatannya. ( Eka Darma S. 2004)

Gambar 4. Mekanisme dengan Dua Buah Gerinda

11

Mesin pengupas kulit kedelai dengan menggunakan gerinda dan rumah

gerinda sebagai media penggesek, kedelai ini diletakkan diantaranya sehingga

kulitnya terkelupas. Mesin ini mengupas 30 kg kedelai dalam 1 jam. Kadar air

kedelai yang ideal adalah 15 % karena persentase terkelupas 50 % dengan

persentase hancur kurang dari 5 %. (Suryawinata, 2006)

d. Mekanisme dua buah silinder yang bergesekan

Menggunakan mekanisme dua buah rol yang diberi jarak tertentu sebagai

tempat lewatnya kedelai. Kedelai yang lewat akan bergesekan dengan kedua rol

sehingga kulitnya terkupas. Karena bidang gesek dari kedua rol tersebut sangat

kecil maka efisiensi dari alat dengan mekanisme ini tentunya juga rendah.

(Bernards. 2006)

Gambar 5. Mekanisme Pengupasan dengan Dua Buah Silinder yang Bergesekan

Gambar 6. Mesin Pengupas dengan Menggunakan Mekanisme Dua Buah Silinder yang Bergesekan dibuat oleh UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat

Mesin yang di rancang dan di bangun oleh BPT mekanisasi memiliki

spesifikasi sebagai berikut:

12

Tabel 2. Spesifikasi Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai

Nama Spesifikasi Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai

Fungsi Mengupas kulit ari kedelai

Dimensi Panjang (mm) 470

Lebar (mm) 640

Tinggi (mm) 970

Berat (kg) 50

Tenaga penggerak Merek / Model Motor Listrik

Daya (HP) 0,25HP/186,5watt

Bahan Bakar -

Kapasitas (kg/jam) 40-60

Dirancang BPT Mekanisasi/APBD TA 2006

Dipabrikasi BPT Mekanisasi/APBD TA 2006

2.4 Bagian Utama dan Kegunaan Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari

Kedelai

a. Rangka

Merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk menyangga komponen

mesin lainnya yang terdapat di bagian atas dari rangka tersebut, rangka mesin

pengupas kulit ari kedelai terbuat dari besi siku sam berukuran 35x35x 3 mm

dengan momen inersia sebesar 0,024x 106 mm4. Panjang baris 258 mm dan

panjang kolom 580 mm.

b. Hoper

Merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk mengumpankan

kacang kedelai yang akan dikupas kulit arinya. Hoper terbuat dari bahan plat

alumunium dengan sudut kemiringan 330 dengan bidang datar. Saluran

pemasukan memilii tinggi 270 mm dengan panjang sisi 281 mm dan 225 mm.

c. Silinder pengupas (dua buah)

Merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk mengupas kulit ari

kacang kedelai. Silinder tesebut pada permukaannya terdapat gerigi-gerigi yang

befungsi dalam melakukan penggesekan antara dua buah silinder dengan kedelai

13

sehinga kulit akan terkelupas dari bijinya, diameter dari silinder ini adalah 88 mm

dengan panjang 220 mm.

d. Tempat penampung kacang

Berfungsi untuk menampung kacang kedelai yang telah dikupas kulit

arinya.

e. Poros

Poros atau shaft merupakan suatu bagian stasioner yang berputar biasanya

berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, puli,

roda gila, sprocket dan elemen-elemen pemindah daya lainnya (Shigley, 1984).

Ukuran poros yang digunakan pada mesin ini berdiameter 17 mm, panjang poros

349 mm.

f. Unit transmisi

Berfungsi untuk menyalurkan daya dari motor listrik menuju unit yang

memerlukan daya penggerak seperti tabung pengupas, unit transmisi dapat berupa

sabuk dan puli, roda gigi, sproket dan rantai. Sabuk banyak digunakan daam

mesin-mesin pertanian karena rasio kecepatan yang tepat tidak pernah

dipertahankan. jika didesain sistem yang memadai, slip yang terjadi tidak lebih

dari 1 sampai 2 % dan efisiensi penyaluran daya (dengan mengabaikan kehilangan

daya pada bantalan shaft) berkisar 97-99% (J. Frans, 2008). Sabuk yang dipakai

yaitu sabuk V tipe A, diameter puli besar 280 mm.

g. Bantalan (Bearing)

Berfungsi untuk menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan

bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan berumur panjang

(Sularso dan Suga, 1997). Bantalan yang digunakan dalam mesin pengupas kulit

ari kedelai ini adalah jenis bantalan gelinding dengan diameter dalam 17 mm

dengan nomor P6005.

h. Motor penggerak

Berfungsi untuk memberikan daya dari sumber daya untuk mesin ini

digunakan motor listrik 0,25 HP. Daya yang dihasilkan oleh motor listrik

kemudian ditransmisikan ke silinder pengupasan.

14

2.5 Analisis Teknik

Aspek teknik yang dipertimbangkan dalam analisis teknik mesin pengupas

kulit ari kedelai adalah analisis teknik yang meliputi analisis kebutuhan daya,

kapasitas teoritis mesin, analisis transmisi daya, analisis poros, analisis pasak dan

pin, analisis bantalan (bearing), analisis kekuatan rangka, analisis kekuatan las,

kekuatan bahan dari setiap komponen mesin yang didalamnya menyangkut

perhitungan secara teoritis dan pengamatan langsung dilapangan.

2.5.1. Kebutuhan Daya Penggerak

Kebutuhan daya yang diperlukan oleh mesin pengupas kulit ari kedelai

merupakan semua daya yang diperlukan oleh mesin dalam menjalankan mesin

dari awal hingga akhir baik penggerak transmisi, putaran silinder dan lain-lain.

Kebutuhan daya untuk menggerakkan mekanisme kerja mesin

pengupasan, perhitungan daya penggeraknya menggunakan Persamaanberikut:

P1 = (2 π Mt. N) / 60.................................................................................(1)

Dimana :

P = Daya yang dibutuhkan motor penggerak (watt)

N = Jumlah putaran puli (rpm)

Mt = Momen puntir ( Nm)

Untuk menghasilkan daya tersebut, maka besarnya momen puntir silinder

pengupas dapat menggunakan Persamaan( Hall et. al. 1983) sebagai berikut:

Mt = Ft x R ................................................................................................(2)

Dimana :

Mt = Momen puntir ( Nm)

Ft = Gaya tangensial (N)

R = Jari-jari silinder pengupas (m)

Gaya tangensial pada silinder pengupas (Ft) dihitung dengan menggunakan

Persamaanberikut:

Ft = m x g..........................................................................................(3)

15

Dimana :

m = Berat silinder pengupas (kg)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

Kebutuhan daya gesek bahan pada pengupasan dapat menggunakan

Persamaan.

P2 = P3 x µ..................................................................................................(4)

Dimana :

P2 = Daya gesek, Watt

µ = Koefisien gesek bahan yang digunakan terhadap permukaan

silinder

Daya Pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan.

P3 = Daya beban – Daya tanpa beban........................................................(5)

Dimana :

P3 = Daya pengupasan, Watt

Kebutuhan daya penggerak total dapat dihitung dengan persamaan.

Pt = P1+P2...................................................................................................(6)

2.5.2. Analisis Poros

Pada poros akan bekerja gaya-gaya berupa momen lentur dan momen

puntir. Analisis yang akan diakukan terhadap poros meliputi kekuatan dan

diameter poros menggunakan perhitungan poros yang menerima beban puntir dan

beban lentur, karena poros ini meneruskan daya melalui sabuk dan puli. Untuk

analisis tersebut dilakukan perhitungan-perhitungan yang meliputi Diameter poros

dan kecepatan kritis poros.

Menurut Sularso dan Suga (1997), daya rencana dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan:

Pd = fc x P..................................................................................................(7)

Dimana :

Pd = Daya yang direncanakan ( kW)

fc = Faktor koreksi daya

16

P = Daya nominal output motor penggerak (kW)

Momen puntir (momen rencana) dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

T = 9,74 x 10 5 ………………..……………………………..……….(8)

Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen puntir pada poros harus

dibatasi, untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam kondisi kerja

normal, besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 0,25-0,3 derajat (Sularso dan

Suga, 1997). Besarnya defleksi puntiran dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

=584

...............................................................................................(9)

Dimana :

= Defleksi puntiran ( 0 )

d = Diameter poros ( mm)

l = Panjang poros (mm)

T = Momen Puntir (kg.mm)

G = Modulus geser ( 8,3 x 103) (kg/mm2)

Poros merupakan salah satu komponen penting dalam suatu putaran,

dimana besarnya diameter suatu poros mempengaruhi besarnya putaran.Besarnya

diameter poros dapat dihitung dengan Persamaan:

ds3 = 22 )()(16

ttbb xMKxMKxSs

………………............................(10)

Dimana :

ds = Diameter poros (mm)

Kb = Faktor koreksi momen lentur

Nilai Kb adalah 1,5 untuk poros dengan momen lentur tetap, 1,5-

2,0 untuk beban lenturan ringan, dan 2,0-3,0 untuk beban

tumbukan berat

Mb = Momen lentur maksimal (Nm)

Kt = Faktor koreksi momen puntir

17

Nilai Kt adalah 1,0 untuk beban dikenakan secara halus, 1,0-1,5

jika terjadi sedikit lendutan dan tumbukan, 1,5-3,0 jika terjadi

kejutan atau tumbukan besar

Mt = Momen Torsi (Nm)

Ss = Tegangan geser 50 x 10 6 ( kg/mm2)

Nilai Momen torsi yang bekerja dalam perhitungan diameter poros.

Dihitung dengan menggunakan Persamaan:

Mt = ( T1-T2 ) r . ......................................................................................(11)

Dimana :

Mt = Momen Torsi (Nm)

T1 = Tegangan Sisi Kencang Pada Sabuk dan Puli (N)

T2 = Tegangan Sisi Kendor Pada Sabuk dan Puli (N)

r = Jari-Jari Puli (m)

Pada poros dengan putaran tinggi, putaran kritis sangat penting untuk

diperhitungkan. Putaran kritis poros adalah putaran tertinggi yang dapat ditahan

oleh poros. Putaran kritis poros yang dimiliki sebuah benda yang berputar dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan:

ωc = 2

.

g

.......................................................................................(12)

Dimana:

ωc = Putaran Kritis Poros Menurut Sularso dan Suga (1997), demi keamanan maka putaran kerja

poros maksimum tidak boleh melebihi 80% dari putaran kritisnya.

2.5.3. Analisis Pin

Pin merupakan suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan

bagian-bagian mesin agar tidak bergeser. Biasanya pin digunakan untuk mengikat

puli atau roda gigi pada poros.

T = P .....................................................................................................(13)

18

Dimana :

T = Momen Torsi ( Nm)

P = Daya (Watt)

ω = Kecepatan putar (rpm)

Gaya tangensial yang bekerja pada pin dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaansebagai berikut :

퐹 = ......................................................................................................(14)

Dimana :

F = Gaya tangensial (N)

T = Momen torsi (Nm)

r = Jari-jari poros ( m )

Untuk menghitung diameter dari pin yang diperoleh dari tekanan yang

diizinkan,

Ps= 24/1 DF

AF

....................................................................................(15)

퐷 = . ..................................................................................................(16)

Dimana :

Ps = Tekanan yang diizinkan (N/m2)

F = Gaya tangensial (N)

D = Diameter pin (m)

2.5.4. Analisis Bantalan

Bantalan merupakan elemen mesin yang menumpu poros berbeban,

sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus,

aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan

poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak

berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat

bekerja dengan semestinya ( Sularso dan Suga, 1997).

Beban yang di topang oleh poros ketika proses pengupasan berlangsung

merupakan gabungan dari beberapa berat antara lain beban puli, tegangan tali dan

roda gigi. Nilai beban tersebut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:

19

Fr = w1+w2+w3+ w4 ................................................................................(17)

Beban tersebut merupakan beban radial yang bisa dihitung dengan


Pr = fw x Fr.............................................................................................(18)

Dimana :

Pr = Beban radial yang ditumpu

Fw = Faktor beban, nilainya sebesar 1,1-1,3 untuk kerja biasa

Fr = Beban radial yang dibawa poros

Faktor kecepatan untuk bantalan bola dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

fn = 3/13,33

n….......................................................................................(19)

Dimana :

fn = Faktor kecepatan

n = Putaran poros

Sedangkan perhitungan faktor umur untuk bantalan dapat dihitung dengan

Persamaan:

fh = fn rP

C ………….................................................................................(20)

Dimana :

fh = Faktor umur

C = Beban nominal dinamis spesifik ( kg)

Pr = Beban ekuivalen dinamis (kg)

Umur nominal untuk bantalan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan sebagai berikut:

Lh = 500. fh3

………………………………………………………….....(21)

2.5.5. Analisis Unit Transmisi

Perbandingan transmisi pada sistem transmisi puli-sabuk dapat dihitung

dengan menggunakan Persamaan:

20

1

2

2

1

DD

nn

i ............................................................................................(22)

Dalam menentukan panjang sabuk yang digunakan dapat dihitung dengan


2)(41)(

22 pppp dD

CdDCL

.................................................(23)

Dimana :

L = Panjang sabuk (mm)

C = Jarak antar dua sumbu poros ( mm )

Massa sabuk dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan:

lAm .. ................................................................................................(24)

Dimana :

m = Massa sabuk per meter (kg)

A = Luas penampang sabuk ( m2)

ρ = Massa jenis sabuk ( kg/m3)

l = Panjang sabuk (m)

Kecepatan linier dapat dihitung dengan mengunakan Persamaan:

60.. ndv

................................................................................................(25)

Dimana :

v = Kecepatan linier sabuk (m/s)

d = Diameter puli ( m )

n = Putaran puli ( rpm )

Sudut kontak sabuk dapat dihiung dengan menggunakan Persamaan:

C

rRarc sin.21801 .....................................................................(26)

Dimana :

θ1 = Sudut kontak sabuk

R = Jari-jari puli besar (m)

r = Jari-jari puli kecil (m)

C = Jarak antar pusat puli (m)

21

L

L2

1

Bila sabuk-V bekerja meneruskan momen, tegangan akan bertambah pada

sisi tarik T1 ( bagian panjang sabuk yang menarik) dan berkurang pada sisi kendor

T2 ( bagian panjang sabuk yang tidak menarik) dapat dihitung dengan Persamaan:

T1 = Maks. Allawable stress x A ............................................................(27)

Sedangkan tegangan sisi kendor T2 dapat dihitung dengan mengunakan

Persamaan:

2sin/.2

2

21

femvTmvT

................................................................................(28)

Dimana :

T1 = Tegangan pada sisi kencang ( N )

T2 = Tegangan pada sisi kendor ( N )

m = Massa sabuk ( kg )

v = Kecepatan linier ( m/s )

Besarnya daya persabuk dapat ditentukan dengan menggunakan

Persamaan:

P = (T1 -T2 ) v..........................................................................................(29) Dimana :

P = Daya per sabuk ( Watt )

Jumlah sabuk yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

PPN t

s ...................................................................................................(30)

Dimana :

Ns = Jumlah sabuk

Pt = Daya yang tersedia ( Watt )

P = Daya yang ditransmisikan ( Watt)

2.5.6. Analisis Kekuatan Rangka

Gambar 7 Rangka yang menopang beban

22

Rangka berfungsi sebagai penahan beban yang berada diatasnya dimana

rangka tersebut akan mengalami defleksi dan lengkungan sebagai akibat dari

beban yang di topangnya. Rangka mesin merupakan penyangga atau kedudukan

dari semua komponen mesin, Analisis rangka dihitung berdasarkan lendutan dan

beban kritis yang diizinkan. Pada batang 1 dihitung dengan menggunakan

Persamaan(Singer,1995)

= EI

PL48

3

..............................................................................................(31)

Dimana :

= Lendutan (mm)

P = Beban yang bekerja pada rangka (kg)

L = Panjang kolom baris (mm)

E = Modulus elastisitas rangka (kg/mm2)

I = Momen inersia rangka (mm4)

Kemudian dibandingkan dengan lendutan izin yaitu:

izin = 13001 L ……………………….…………………………...….(32)

Pada batang 2 kolom jari-jari girasi dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

k = ………………………………………………………………...…(33)

Dimana :

K = Jari-jari girasi

I = Momen inersia (m4)

A = Luas permukaan batang rangka (m2)

Kemudian dihitung angka kerampingan dengan membagi jari-jari girasi

terhadap panjang kolom. Kolom yang direncanakan merupakan kolom dengan

panjang sedang yang memiliki permukaan melintang yang seragam, sehingga

untuk menghitung beban kritis kolom digunakan PersamaanJ.B Johnson ( Hall,

1983).

Fcr = Sy A 1 − ( / )…………………………………………….(34)

23

Dimana :

Fcr = Beban kritis yang diizinkan (N)

E = Modulus elastisitas (N/m2)

A = Luas penampang kolom (m2)

Sy = Batas patah bahan (N/m2)

L2 = Panjang kolom (m)

C = Nilai konstanta kondisi ujung

2.5.7. Analisis Kekuatan Las

Pengelasan adalah metode pengikat logam dengan leburan. Terdapat dua

tipe utama las yaitu las temu dan las sudut. Kekuatan las ini dapat menopang

beban rangka jika kekuatan las temu lebih besar dari gaya yang bekerja pada

rangka ( Singer, 1985) atau,

F ≤ τ x t x l.............................................................................................(35)

Dimana :

F = Gaya yang bekerja pada rangka ( N )

τ = Tegangan izin ( N/m2)

t = Tebal bidang las ( m )

l = Panjang bidang las ( m )

2.6 Uji Kinerja

Uji kinerja mesin pengupas kulit ari kedelai bertujuan untuk mengevaluasi

kemampuan mesin tersebut yang dioperasikan pada kondisi optimum. Pengukuran

parameter yang dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja mesin pengupas kulit ari

kedelai yang meliputi:

2.6.1. Kerapatan Kamba

Kerapatan kamba atau bulk density dipakai untuk menghitung kapasitas

teoritis dan menghitung banyaknya jumlah kedelai yang dimasukan ke dalam

hoper.dapat dihitung dengan menggunakan rumus

24

1000kamba Kerapatan V

Wd .............................................................(36)

Dimana :

Wd = Massa bobot contoh (gram)

V = Volume gelas ukur yang digunakan (ml)

2.6.2.Kapasitas Pengupasan Teoritis

Kapasitas teoritis pengupasan kulit ari dapat dihitung dengan Persamaan:

Kt = π x D x ρ x N x l x P x 60x µ .........................................................(37)

Dimana :

Kt = Kapasitas teoritis pengupasan (kg/jam)

D = Diameter silinder (m)

P = Jarak celah antar silinder (m)

N = Jumlah putaran per menit

ρ = Kerapatan kamba kedelai basah (kg/m3)

l = Lebar silinder (m)

µ = Koefisien gesek bahan yang digunakan terhadap permukaan

silinder, diasumsikan koefisien gesek pada sorgum dengan

permukaan silinder besi sebesar 0,64 dengan kadar air sorgum 33.3

persen basis basah.

2.6.3. Kapasitas Pengupasan Aktual

Kapasitas aktual merupakan kemampuan yang dimiliki suatu mesin untuk

melakukan pengupasan kulit ari kedelai dalam selang waktu tertentu. Perhitungan

kapasitas aktual dapat ditulis dengan Persamaansebagai brikut:

Ka = Wp xt

60 ..........................................................................................(38)

Dimana :

Ka = Kapasitas pengupasan aktual ( kg/jam)

Wp = Berat total kedelai yang keluar dari mesin pengupas (kg)

t = Waktu yang dibutuhkan untuk pengupasan ( menit )

25

2.6.4. Efisiensi Pengupasan

Efisiensi adalah perbandingan antara kapasitas aktual dengan kapasitas

teoritis. Efisiensi pengupasan dapat dihitung dengan:

Efisiensi pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:

%100xKKE

t

af .....................................................................................(39)

Dimana :

Ef = Efesiensi mesin (%)

Ka = Kapasitas pengupasan aktual (kg/jam)

Kt = Kapasitas teoritis pengupasan (kg/jam)

2.6.5. Kebutuhan Daya

Kebutuhan daya mesin pada saat dioperasikan atau tidak dapat diukur

dengan menggunakan alat pengukur yaitu multimeter yang dapat mengukur arus

dan tegangan sehingga daya yang dihasilkan dapat dihitung dengan menggunakan

rumus:

P = V x I..................................................................................................(40)

Dimana :

P = Daya yang dihasilkan (watt)

V = Tegangan (Volt)

I = Arus ( ampere)

2.6.6.Energi Spesifik Pengupasan

Energi spesifik pengupasan merupakan hasil bagi antara daya pengupasan

dengan kapasitas efektif mesin. Besarnya daya yang diperlukan pada proses

pengupasan didapat dari perkalian antara tegangan dan arus listrik yang nilai

keduanya diukur dengan menggunakan mutimeter.

Energi spesifik pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

W = ……………………………...……………………………….(41)

26

Dimana :

W = Energi spesifik pengupasan ( kJ/Kg)

P = Kebutuhan daya pengupasan aktual (kW)

Ka = Kapasitas aktual mesin (Kg/jam)

2.6.7. Indeks Unjuk Kerja ( Performance Index)

Performance index merupakan angka yang menunjukan besarnya nilai

kerja unit suatu mesin. Besarnya nilai indeks performasi berkisar 0-1 dan nilai

terbaik mendekati satu (Herwanto, dkk. 1999). Performance index untuk mesin

pengupas antara lain:

Indeks Pengupasan

Indeks pengupasan yang dinyatakan dalam persentase untuk menunjukan

besarnya biji yang terkelupas pada proses pengupasan. Indeks pengupasan dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan:

Ip = MbMaMbxXbMaxXa

........................................................................(42)

Dimana : Ma = Laju massa biji yang terkupas ( Kg/menit)

Mb = Laju massa biji utuh, rusak dan kulit ( Kg/menit)

Xa = Fraksi terkupas

Xb = Fraksi biji utuh, rusak dan kulit

2.6.8. Persentase Susut Hasil

Uji susut adalah pengujian terhadap perbandingan massa bahan yang

masih tertinggal didalam mesin pengupas (melekat pada silinder) dengan massa

yang dimasukkan. Pada pengoperasian mesin pengupas biasanya tidak semua

bahan keluar dari mesin, tetapi ada sebagian bahan yang menempel pada bagian-

bagian mesin. Massa bahan yang menempel tersebut akan mempengaruhi nilai

susut hasil. Uji susut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan(Smith,

2000) persentase susut sebagai berikut :

%100xm

mmPSout

outin ..........................................................................(43)

27

Dimana :

PS = Persentase susut (%)

mout = Massa bahan yang keluar (output) (g)

min = Massa bahan yang masuk (g)

2.6.9. Rendemen

Rendemen yang diinginkan yaitu kedelai yang terkupas baik dalam

keadaan terkupas utuh maupun terkupas belah setelah melalui proses pengupasan.

Pengambilan sampel rendemen dilakukan dengan memisahkan fraksi yang

dihasilkan dari proses pengupasan berupa kedelai terkupas utuh, terkupas belah,

tidak terkupas, rusak dan ampas (kulit ari kedelai). Uji rendemen dilakukan

dengan mempersentasekan biji kedelai yang terkelupas dengan keseluruhan biji

kedelai yang dimasukan kedalam mesin. Semakin besar nilai persentase rendemen

maka kinerja mesin semakin baik. Persentase rendemen dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan(Smith, 2000) sebagai berikut :

%100xmmPR

in

t ...................................................................................(44)

Dimana :

PR = Persentase rendemen bahan (%)

mt = Massa kedelai yang terkelupas (g)

min = Massa kedelai yang dimasukan kedalam mesin (g)

2.7. Kajian Ergonomi

2.7.1. Kebisingan

Kebisingan adalah bunyi-bunyian yang tidak dikehendaki telinga karena

dalam jangka pendek dapat mengurangi ketenangan kerja, mengganggu

konsentrasi, dan menyulitkan komunikasi. Dampak gangguan ini dalam jangka

panjang dapat menyebabkan merusak pendengaran (Sutalaksana dkk, 2006).

Pengukuran tingkat kebisingan menggunakan Sound Level Meter.

Batasan atau tingkat kebisingan yang diperbolehkan oleh OSHA

(Occupational Safety and Health Administration) dapat dilihat pada Tabel 3.

Dimana Tabel 2 menunjukkan bahwa durasi atau lamanya jam kerja, dimisalkan 8

28

jam perhari dengan tingkat kebisingan dibawah 90 dB, dan mengalami penurunan

jam kerja selama 2 jam pada tingkat kebisingan 100 dB.

Batas kebisingan yang diperbolehkan adalah 100 dB dengan pengukuran

lama jam kerja dapat menggunakan PersamaanOSHA dimana mengambil tingkat

kebisingan 90 dB dan 8 jam kerja/hari sebagai acuan awal. Persamaantersebut

adalah sebagai berikut.

Tabel 3. Hubungan Intensitas Kebisingan dengan Lama Jam Kerja per Harinya sesuai dengan Standar tingkat kebisingan berdasarkan OSHA

Sumber: Lehto dan Buck (2008)

Pengukuran lama jam kerja dapat menggunakan PersamaanOSHA dengan

mengambil tingkat kebisingan 90 dB dan 8 jam kerja/hari sebagai acuan awal.

Persamaantersebut adalah sebagai berikut.

590

2

8LT ...........................................................................(45)

Dimana :

T= Lama jam kerja perhari

L= dB pengukuran

Pengukuran tingkat kebisingan yang akan dilakukan saat mesin pengupas

di nyalakan, saat memasukan bahan ke dalam hoper, saat pengambilan hasil

pengupasan di saluran pengeluaran atau bak penampungan. Tingkat kebisingan

yang diukur dari tiga titik tersebut dirata-ratakan lalu dihitung lama jam kerja per

harinya.

Jam Kerja/Hari Tingkat kebisingan (dB) 8 90 6 92 4 95 3 97 2 100 1 102

0,5 110 0,25 115

29

2.7.2 Getaran

Getaran oleh peralatan atau mesin dapat mencapai operator atau pekerja

melalui bebrapa cara, diantaranya getaran yang dihantarkan keseluruh tubuh

pekerja melalui badan mesin yang bergetar yang dikenal dengan istilah whole

body vibration. Cara yang lainnya, getran dihantarkan melalui salah satu bagian

tubuh pekerja yang dalam banyak kasus adalah melalui tangan, pergelangan

tangan, lengan atau melalui kaki yang dikenal dengn istilah hand vibration (

sanders and cormick, 1987)

Dampak atau pengaruh getaran terhadap operator adalah timbulnya

sindroma getaran (vibration sindrome) atau lebih populer dikenal dengan istilah

mati rasa pada tangan atau jari yang disebabkan turunnya aliran darah kejari

tangan atau tangan operator. Untuk mengurangi efek negatif akibat penggunaan

peralatan bergetar dianjurkan untuk tidak melakukan kontak dengan getaran 50%

dari waktu kerja atau direkomendasikan untuk beristirahat setiap 1-1,5 jam dengan

gemastik tangan antara 5-10 menit ( Istigno 1971 diacu dalam satrio 1991).

Secara umum getaran mekanis ini dapat mengganggu tubuh dalam hal :

Mempengaruhi konsentrasi kerja

Mempercepat datangnya kelelahan

Dapat menyebabkan timbulnya beberapa penyakit diantaranya karena

gangguan pada mata, saraf, peredaran darah, otot-otot, tulang dan lain-lain.

Heryanto (1988), menyatakan bahwa untuk mencegah efek yang

ditimbulkan oleh getaran dianjurkan melakukan tindakan pencegahan dengan

melakukan hal-hal berikut:

Pemeriksaan kesehatan awal terhadap operator.

Pekerja dianjurkan untuk menggunakan pakaian yang cukup untuk

melindungi tubuh dari suhu tinggi serta menggunakan sarung tangan

selama menggunakan alat yang bergetar.

Jam kerja diselingi waktu istirahat minimal sepuluh menit tiap satu jam

kerja.

Pemeriksaaan kesehatan berkala minimal setahun satu kali terutama

masalah VWF ( vibrotion- induced white finger)

30

Pengukuran getaran yang dihasilkan mesin dilakukan di beberapa tempat

pengukuran yang cukup mewakili dari keseluruhan getaran pada mesin seperti

rangka mesin, ruang pengupasan, hoper dan outlet. Hasil dari rata-rata nilai

getaran yang dihasilkan kemudian dibandingkan dengan standar dimana yang

dipakai adalah ISO 2372 - ISO ini merupakan pedoman untuk besarnya getaran

pada mesin, mesin dengan daya kecil, terutama untuk motor listrik kurang dari 15

kW.

Tabel 4. ISO 2372 Pedoman Untuk Besarnya Getaran Pada Mesin, Mesin dengan Daya Kecil, Terutama Untuk Motor Listrik Kurang Dari 15 Kw

Good 0 to 0,71 mm/s

Aceptable 0,72 to 1,81 mm/s

Still permissible 1,81 to 4,5 mm/s

Dangerous > 4,5 mm/s

Sumber : Manual Operasional Book of Vibration Meter

31

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Pengambilan data penelitian dan pelaksanaan penelitian telah dilaksanakan

di UPTD Balai Pengembangan Teknologi Mekanisasi Pertanian Provinsi Jawa

Barat yang terletak di Kecamatan Bojong Pincung, Kabupaten Cianjur dari bulan

November 2009 s.d. Januari 2010.

3.2 Bahan dan Alat Penelitian

3.2.1 Bahan :

1. Kacang Kedelai Impor Cap Jempol Varietas Gunung

2. Air

3.2.2 Alat:

1. Mesin pengupas kulit ari kedelai dengan menggunakan mekanisme

dua buah silinder bergesekan.

2. Timbangan analitik KERN 444-45, kecermatan 0,1 gram dan

kapasitas 600 gram.

3. Timbangan analitik Furi-HITACHI-1000B,maksimal 1000 gram

dengan kecermatan 0,5 gram.

4. Desikator, untuk menstabilkan kadar air bahan agar tidak

bertambah setalah proses pemanasan dengan menggunakan oven..

5. Cawan alumunium sebagai wadah kedelai basah

6. Stop Watch, kecermatan 1/100 detik dan kapasitas 24 jam.

7. Tachometer dengan merk Lutron DT-2236, untuk mengukur RPM

motor penggerak.

32

8. Meteran dengan panjang makimal 5 m, untuk mengukur dimensi

mesin.

9. Jangka sorong dan penggaris untuk mengukur dimensi komponen

mesin

10. Gelas ukur 500 ml, untuk mengukur volume dari kedelai basah

11. Oven elektrik dengan merk Memmert yang berada di Laboratorium

Pasca Panen FTIP UNPAD, untuk mengukur kadar air.

12. Kompor gas dan panci, untuk merebus kedelai

13. Multimeter, untuk mengukur arus dan tegangan

14. Kalkulator Casio fx 991MS, untuk menghitung data yang didapat.

15. Soundlevel Meter dengan merk Lutron SL-4112, untuk mengukur

tingkat kebisingan mesin pengupas kulit ari kedelai

16. Vibration meter dengan merk Lutron VT-8204, untuk mengukur

getaran pada mesin pengupas kulit ari kedelai.

17. Software Autocad 2004, untuk menggambar mesin pengupas kulit

ari kedelai.

3.3 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan adalah metode analisis deskriptif, yaitu

melakukan pengukuran, pengamatan dan perhitungan terhadap spesifikasi teknis

dari mesin, kemudian menganalisis dari data tersebut sehingga memperoleh

gambaran mengenai kinerja mesin pengupas kulit ari kacang kedelai yang pada

akhirnya dapat memberikan gambaran tentang kelayakan mesin tersebut.

3.4 Perlakuan

Perlakuan yang diberikan pada percobaan ini yaitu dengan mengubah jarak

celah antar silinder yaitu pada jarak 5, 4, dan 3 mm setiap pengujian mendapat

perulangan sebanyak 5 kali.

33

3.5 Tahapan Penelitian

Gambar 8 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Pengkondisian Bahan - Kedelai direbus selama 2 jam - Pegukuran kerapatan kamba kedelai

Persiapan Mesin - Melakukan Pengecekan mesin dan alat yang akan digunakan pada percobaan penelitian

Menimbang massa kedelai hasil rebusan selama 2 jam 2000 gram

Memasukkan sampel kedalam hoper dan waktu pengupasan dihitung

Mengukur rpm motor dan poros pada saat proses pengupasan

Menimbang massa kedelai yang keluar dari outlet

Melakukan uji kinerja meliputi : - Kapasitas teoritis - Kebutuhan daya - Kapasitas aktual - Energi spesifik - Efisiensi Mesin - Indeks unjuk kerja - Susut hasil

Melakukan analisis teknik meliputi :

- Kebutuhan Daya Penggerak - Analisis Sabuk Dan Puli - Diameter Poros - Analisis Rangka - Analisis Pin - Kekuatan Las - Analisis Bantalan

Selesai

Melakukan analisis ergonomi

- Tingkat kebisingan - Getaran

melakukan pengulangan sebanyak 5 kali untuk setiap perlakuan

34

3.6. Analisis Teknik

Prosedur analisis teknik

1. Mengukur dimensi elemen–elemen mesin pengupas kulit ari kedelai

2. Melakukan analisis teknik meliputi :

1. Daya penggerak

Variabel yang diamati antara lain :

Putaran putaran puli, berat silinder pengupas, jari-jari silinder pengupas,

Parameter yang dihitung antara lain:

Daya penggerak mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 1,

momen puntir menggunakan dengan Persamaan 2, gaya tangensial dengan

menggunakan Persamaan 3, daya gesek bahan dengan menggunakan

Persamaan 4 dan daya pengupasan dengan Persamaan 5.

2. Poros

Variabel yang diamati antara lain:

Kecepatan puli silinder pengupas, putaran motor penggerak, panjang poros

dan diameter poros.

Paremeter yang dihitung antara lain:

Daya yang direncanakan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

7, momen puntir atau momen rencana dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan 8, diameter poros dapat dihitung menggunakan

Persamaan 10, momen torsi dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 11 dan putaran kritis dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 12.

3. Pin


Daya, kecepatan putar dan jari-jari poros.

Parameter yang dihitung yaitu :

Diameter dari pin yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 16.

4. Bantalan

Variabel yang diamati yaitu :

35

Putaran poros

Parameter yang dihitung yaitu :

Umur nominal bantalan, dapat dilihat pada Persamaan 21.

5. Sabuk dan puli (unit transmisi)


Kecepatan putar motor penggerak, diameter motor penggerak, diameter

puli jarak antar poros.

Parameter yang dihitung antara lain :

Kecepatan putaran poros dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

22, panjang sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 23,

massa sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 24,

kecepatan linier dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 25 dan

jumlah sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 30.

6. Rangka


Beban yang ditopang rangka dan panjang kolom rangka.


Lendutan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 31, lendutan

yang diizinkan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 32 dan

beban kritis yang diizinkan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 34.

7. Kekuatan las


Tebal dan panjang bidang las

Parameter yang dihitung yaitu:

Gaya yang bekerja pada rangka dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 35.

3.7 Uji Kinerja

Prosedur pengujian kinerja mesin meliputi :

1. Kapasitas Pengupasan Teoritis


36

Kecepatan putaran poros, jarak antar celah, panjang silinder dan diameter

poros.


Kapasitas teoritis dapat di hitung dengan menggunakan Persamaan 37.

2. Kapasitas aktual pengupasan


Berat kedelai yang keluar dari saluran pengeluaran dan waktu pengupasan


Kapasitas pengupasan aktual dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 38.

3. Efisiensi pengupasan


Kapasitas pengupasan aktual dan kapasitas pengupasan teoritis.

Paremeter yang dihitung yaitu:

Efisiensi mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 39.

4. Kebutuhan daya mesin (Watt)

Variabel diamati antara lain :

Tegangan dan arus ketika mesin dioperasikan.


Kebutuhan daya mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

40.

5. Energi Spesifik Pengupasan


Kebutuhan daya aktual dan kapasitas aktual.


Energi spesifik pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 41.

6. Indeks Unjuk Kerja


Massa kedelai yang terkupas baik utuh maupun terbelah dan massa kedelai

yang tidak terkupas (masih utuh dengan kulit ari)


37

Indeks unjuk kerja dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 42.

7. Persentase Susut Hasil

Variabel diamati antara lain :

Massa bahan kedelai yang keluar dan massa bahan kedelai yang masuk


Persentase susut hasil dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 43.

8. Rendemen pengupasan


Massa kedelai yang terkupas dan massa kedelai yang masuk.


Rendemen pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

44.

3.7.1 Pengujian Kapasitas Aktual dan Rendemen

Pengujian kapasitas aktual pengupasan dan rendemen dengan cara

1. Menimbang kedelai yang akan dikupas

2. Memasukan kedelai kedalam hoper

3. Menimbang hasil yang keluar dari saluran pengeluaran

4. Mencatat waktu selama proses berlangsung hingga mesin tidak

mengeluarkan kedelai lagi

5. Melakukan pengulangan sebanyak 5 kali dengan menggunakan 2000 gram

kedelai dengan 3 perlakuan jarak antar celah yang berbeda 5, 4 dan 3 mm

6. Menimbang dan merata-ratakan hasil output tiap percobaan begitu pula

dengan waktunya

7. Menghitung rendemen tiap perlakuan dan ulangan

8. Menghitung kapasitas aktual mesin tiap perlakuan

3.7.2 Pengujian Kualitas Kupasan

Cara pengujian kualias kupasan kedelai yaitu

1. Hasil dari proses pengupasan akan diambil sampel untuk pengujian

kualitas kupasan.

38

2. Hasil yang diharapkan yaitu kedelai yang terkelupas bersih kulit arinya

dalam keadaan utuh maupun terbelah.

3. Timbang kedelai yang terkelupas baik, terkupas belah, rusak dan utuh

(tidak terkelupas) kemudian dipersentasekan

4. Semakin banyak kedelai yang terkelupas baik utuh maupun belah dan

semakin sedikit kedelai yang hancur dan utuh maka kualitas output mesin

semakin bagus.

3.8 Pengamatan Ergonomi

Pengukuran dalam pengujian ergonomi dilakukan dengan mengamati atau

menghitung nilai dari kebisingan dan getaran yang dihasilkan dari mesin

pengupas kulit ari kedelai.

1. Tingkat bisingan

Pengukuran tingkat kebisingan dilakukan pada tiga titik pengamatan,

yaitu: saat mesin penggerak dinyalakan, saat memasukkan bahan ke dalam hoper,

saat pengambilan kedelai dari saluran pengeluaran. Perhitungan lama waktu kerja

per hari akibat pengaruh kebisingan menggunakan Persamaan 45.

2. Getaran

Pengukuran getaran yang dihasilkan mesin dilakukan di rangka, hoper dan

dinding ruang pengupasan, hasil rata-rata dari ketiga tempat pengukuran

kemudian dibandingkan dengan standar dimana yang dipakai adalah ISO 2372-

ISO pedoman untuk besarnya getaran mesin, mesin dengan daya kecil, terutama

untuk motor listrik kurang dari 15 kW.

39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Analisis Teknik

4.1.1. Kebutuhan Daya Penggerak

Kebutuhan daya penggerak dihitung untuk mengetahui apakah daya yang

tersedia dapat menggerakkan silinder pengupas secara perhitungan atau teoritis

dengan menggunakan rumus sehingga mesin dapat beroperasi atau bekerja.

Kebutuhan daya total secara teoritis dengan menggunakan perhitungan pada

Persamaan 6 sebesar 167,67 Watt atau 0,22 Hp dari hasil tersebut, maka secara

teoritis motor penggerak tersebut dapat berputar dengan daya sebesar 0,22 Hp.

Adapun daya yang tersedia dari motor penggerak sebesar 186,5 watt atau

0,25 Hp. Dengan demikian kebutuhan daya tercukupi secara teoritis untuk dapat

berputar atau dapat menggerakkan silinder. Perhitungan dapat dilihat pada

Lampiran 1.

4.1.2.Analisis Poros

Pengukuran analisis poros bertujuan untuk mengetahui apakah poros yang

digunakan secara aktual sudah sesuai dengan perhitungan poros secara teoritis.

Untuk mengetahui kelayakan dari poros tersebut ada tiga komponen yang menjadi

dasar pertimbangan antara lain diameter poros, putaran kritis dan defleksi yang

dihasilkan dari putaran poros tersebut. Untuk mengetahui perbandingan antara

hasil secara aktual dengan perhitungan dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Perbandingan data spesifikasi teknis dan aktual hasil perhitungan

Parameter Spesfikasi teknis Aktual hasil perhitungan Diameter poros 17 mm 15,5 mm Defleksi puntiran - 0,1420

Putaran Poros = 340 rpm Kritis =1490,16 rpm

40

Gambar 9 Defleksi Puntiran

Dari Tabel 5 dapat dilihat bahwa ketiga parameter yang menjadi dasar

poros layak atau tidak digunakan sudah terpenuhi sehingga poros masih layak

digunakan. Diameter poros yang digunakan oleh mesin pengupas kulit ari kacang

kedelai secara aktual sebesar 17 mm lebih besar dibandingkan dengan batas

minimal diameter poros yang dapat digunakan yaitu 15,5 mm.

Defleksi puntiran berdasarkan beban yang diterima seperti adanya

pemasangan puli, sprocket/rantai, roda gigi, silinder pengupas dan putaran yang

dihasilkan oleh poros dapat mengakibatkan poros berubah bentuk. Pada poros

mesin pengupas ini terjadi defleksi sebesar 0,1420 sedangkan batas maksimal dari

defleksi yang diijinkan adalah 0,25 sampai 0,30o.

Sedangkan untuk parameter yang ketiga yaitu putaran kritis, berdasarkan

hasil perhitungan mengenai batas putaran kritis yang dihasilkan ketika mesin

beroperasi dengan kecepatan tertentu dapat mengakibatkan poros patah dengan

batas tertentu. Untuk putaran kritis poros silinder pada mesin pengupas kulit ari

kacang kedelai diperoleh putaran kritis sebesar 1490,16 sedangkan menurut

standar untuk putaran aktual tidak boleh melebihi 80 persen dari putaran kritis

yang dihasilkan. Untuk mesin ini kecepatan putar poros silinder yang digunakan

yaitu 340 rpm dan 80 persen dari putaran kritis 1.192 rpm. Oleh karena itu putaran

poros silinder pengupas mesin pengupas kulit ari kedelai masih jauh dari standar

putaran kritis sehingga aman untuk digunakan dalam pengoprasiannya.

Perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 1.

4.1.3.Analisis Pin

Pin digunakan untuk menetapkan bagian-bagian mesin agar tidak bergeser,

pada mesin pengupas kulit ari kacang kedelai ini bagian-bagian yang

menggunakan pin antara lain pada poros motor penggerak, sprocket, puli dan roda

41

gigi. Dengan menggunakan Persamaan 16 maka dapat dihitung diameter pin pada

bagian-bagian tersebut.

Gambar 10 Tata Letak Pin di Komponen Mesin

Tabel 6. Nilai Diameter Hitung dengan Diameter Aktual yang Dipengaruhi Oleh Kecepatan Putar dan Diameter Poros.

Kecepatan putar, rpm

Diameter poros, mm

Diameter Aktual

hitung, mm

Diameter dari

spesifikasi teknis , mm

Motor penggerak 1400 63 3,43x10-3 7 Puli 340 17 7,2 7

Sprocket 340 17 7,2 7 Roda gigi 591,6 17 5,48 7

Diameter pin yang digunakan pada ketiga bagian tersebut secara aktual

sebesar 7 mm. Untuk pin yang terdapat pada motor penggerak dan roda gigi

diameter pin hasil perhitungan lebih kecil dari diameter pin yang digunakan secara

sehingga aman digunakan. Pada pin yang mengikat puli pada poros dan juga

sprocket tidak berbeda jauh nilai diameternya sehingga masih aman untuk

digunakan, namun disarankan pin pada puli dan sprocket diganti dengan pin yang

lebih besar dari 7,2 mm agar tidak mengalami pergeseran ketika mesin beroperasi.

Perhitungan lebih lengkap pada Lampiran 1.

4.1.4.Analisis Bantalan

Batalan merupakan suatu komponen mesin yang berfungsi untuk

menopang dari putaran pada poros sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya

dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang umur.

Jenis bantalan yang digunakan untuk menahan poros silinder pengupas

adalah bantalan gelinding dengan nomor P6005 bantalan ini memiliki nilai

42

kapasitas nominal dinamis spesifik C sebesar 790 kg. jenis beban yang di topang

oleh bantalan merupakan beban radial.

Dengan menghitung faktor kecepatan putar dan factor umur bantalan maka

umur bantalan yang dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 21 yaitu

670.959,86 jam. Sedangkan rata-rata untuk umur bantalan pada mesin pertanian

adalah 3000 jam, sehingga bantalan yang digunakan untuk menopang poros

silinder pengupas tersebut layak digunakan. Perhitungan selengkapnya dapat

dilihat pada Lampiran 1.

4.1.5.Analisis Unit Transmisi

Unit transmisi merupakan bagian mesin yang digunakan untuk

menyalurkan putaran dari motor penggerak ke silinder pengupas.

Berdasarkan kenyataan atau secara aktual sabuk yang digunakan oleh

mesin pengupas kulit ari kedelai ini menggunakan satu buah sabuk dengan sabuk

V tipe A dengan luas penampang sabuk 83x10-6m2. Sabuk ini akan

mentransmisikan kecepatan putar dari motor penggerak sebesar 1400 rpm untuk

memutarkan poros silinder pengupas dan berdasarkan perhitungan maka besarnya

kecepatan poros silinder pengupas sebesar 340 rpm.

Dengan menggunakan perhitungan yang dapat dilihat pada Lampiran 1,

sabuk memiliki panjang keliling (L) sebesar 1539,804 mm, massa sabuk sebesar

0,10375 kg, kecepatan linier sabuk sebesar 4,98 m/s. Besarnya tegangan sabuk

sisi tarik ( T1 ) sebesar 141,1 N dan tegangan sisi kendor T2, 15,36 N. Dari hasil

perhitungan dengan menggunakan Persamaan 29 diperoleh bahwa 1 buah sabuk

dapat menyalurkan daya sebesar 626,18 W sedangkan daya yang akan

ditrasnmisikan sebesar 0,25 Hp atau 186,5 W oleh karena itu, 1 buah sabuk dapat

digunakan untuk menstransmisikan daya tersebut.

4.1.6. Analisis Kekuatan Rangka

Pada mesin pengupas kulit ari kedelai rangka yang digunakan yaitu rangka

yang terdiri dari besi siku sama berukuran 35 x 35 x 3 mm. dimana panjang

rangka tegak yang digunakan yaitu 580 mm dan panjang baris 258 mm. Beban

43

yang ditopang oleh rangka sebesar 37,04 kg. Berdasarkan hasil perhitungan

dengan menggunakan Persamaan 31 maka lendutan yang terjadi pada rangka

akibat beban yang ditopangnya adalah 0,027 mm sedangkan lendutan yang

diizinkan berdasarkan Persamaan 32 yaitu sebesar 0,86 mm, sehingga nilai dari

lendutan yang terjadi akibat beban yang ditopang lebih kecil dari pada lendutan

yang diizinkan maka rangka dalam keadaan aman untuk digunakan.

Beban kritis yang mampu ditopang oleh kolom berdasarkan perhitungan

dengan menggunakan Persamaan 34 adalah 53948,4 N. Sedangkan beban yang

ditopang kolom secara aktual adalah 363,4 N, sehingga dengan demikian kolom

yang dibuat secara teknis layak digunakan. Perhitungan lebih lengkap dapat


4.1.7. Analisis Kekuatan Las

Rangka penopang mesin pengupas kulit ari kedelai ini di las dengan

menggunakan tipe las jenis tumpang. Beban yang ditopang oleh sambungan las

sebesar 37,04 kg atau 36,4 N, tebal bidang las sebesar 2 mm dengan panjang

bidang las 35 mm, tegangan izin untuk logam dasar sebesar 145 MPa.

Kekuatan las yang dihitung dengan menggunakan Persamaan35 sebesar

10150 N. Kekuatan las tersebut lebih besar dari pada gaya yang bekerja pada

rangka sebesar 358 N, sehingga dengan demikian kekuatan las ini dapat

menopang beban yang diterima oleh rangka perhitungan lebih lengkap dapat


4.2.Uji Kinerja

4.2.1. Kapasitas Teoritis

Kapasitas teoritis merupakan perhitungan kapasitas yang dapat dilakukan

oleh mesin berdasarkan perhitungan yang melibatkan bagian-bagian dari mesin

dan juga bahan yang digunakan.

Dari hasil perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan Persamaan

37 kapasitas teoritis dari ke tiga perlakuan dapat dilihat pada Tabel 5.

44

Tabel 7. Faktor yang Mempengaruhi Perbedaan Hasil Dari Kapasitas Teoritis

Perlakuan Jarak celah, mm Kecepatan, rpm Kapasitas teoritis, kg/jam

1 5 318,9 2831 2 4 313,5 2227 3 3 312,7 1666

Berdasarkan Tabel 7 dapat dilihat kapasitas teoritis yang dihasilkan oleh

setiap perlakuan. Untuk kapasitas teoritis terbesar terjadi pada perlakuan satu

sebesar 2831 kg/jam karena jarak antar celah dari perlakuan satu lebih besar

dibandingkan dengan kedua perlakuan lainnya. Sehingga kedelai basah mudah

untuk keluar dari proses pengupasan dengan dua silinder berputar tersebut. Selain

itu besarnya kecepatan putar dari silinder pengupas juga mempengaruhi besarnya

kapasitas teoritis mesin.

4.2.2. Kapasitas Aktual Mesin

Kapasitas pengupasan merupakan hasil pengupasan yang dicapai dalam

selang waktu tertentu. Perhitungan kapasitas aktual mesin dapat dilihat pada

Persamaan38.

Data untuk kapasitas aktual mesin berdasarkan ketiga perlakuan yang

diberikan dapat dilihat padaTabel 8.

Tabel 8. Kapasitas Aktual Mesin Berdasarkan ke Tiga Perlakuan

Perlakuan Kapasitas Aktual Mesin (kg/jam) Rata-rata Standar deviasi 1 2 3 4 5

1 (5 mm) 513 509,5 486 460 485,1 490,7 21,4 2 (4 mm) 378,5 425,2 394,4 397,8 422,1 403,6 23,7 3 (3 mm) 276,9 311,7 310,6 303,8 370,5 314,7 34,2

Berdasarkan Tabel 8 dapat dilihat bahwa perlakuan dengan jarak celah 5

mm memperoleh kapasitas aktual mesin pengupasan terbesar yaitu 490,7 kg/jam.

Besarnya hasil kapasitas aktual pada perlakuan 1 dikarenakan waktu yang

dibutuhkan untuk proses pengupasan kulit ari kedelai relative singkat jika

dibandingkan dengan ke dua perlakuan lainnya. Waktu proses pengupasan yang

singkat ini disebabkan karena jarak celah yang tidak terlalu sempit jika

45

dibandingkan dengan diameter kedelai basah yang diproses sehingga kedelai

dapat dengan mudah lolos pada proses pengupasan.

4.2.3. Efisiensi Mesin

Efisiensi mesin dapat dihitung dengan membagi antara kapasitas aktual

dengan kapasitas teoritisnya. Nilai kapasitas aktual diperoleh dari hasil

pengamatan massa total kedelai yang keluar dari saluran pengeluaran dengan lama

proses pengupasan. Sementara itu kapasitas teoritis di peroleh dari perkalian

antara jarak antar celah, kecepatan putar silinder dan keliling dari silinder

pengupas dan densitas dari kedelai. Nilai efisiensi mesin dari ketiga perlakuan

yang diberikan dapat dilihat pada Tabel 9.

Tabel 9. Efisiensi Mesin

Efisiensi Mesin

Perlakuan Jarak antar celah, mm Efisiensi %

1 5 17,3

2 4 18,12

3 3 18,9

Dari Tabel 9. Dapat dilihat bahwa untuk perlakuan 3 diperoleh efisiensi

mesin terbesar 18,9 persen, namun nilai efisiensi mesin pengupasan ini masih

kecil dikarenakan beberapa hal antara lain mekanisme yang digunakan yaitu dua

buah silinder yang bergesekan, bidang gesek mekanisme ini terdiri dari dua buah

rol yang memiliki bedang gesek yang sangat kecil sehingga efisiensi dari mesin

menjadi kecil (Bernards, 2006). Kapasitas teoritis yang terlalu besar ini

dipengaruhi oleh kecepatan yang dihasilkan silinder pengupas sangat besar dan

diasumsikan kedelai yang masuk kedalam ruang pengupasan menempati semua

bagian dari silinder atau volume ruangan diasumsikan terisi penuh. Namun dalam

kenyataannya atau kapasitas aktual kedelai ketika dimasukkan kedalam silinder

tidak terisi penuh karena apabila ruang pengupasan terisi penuh terjadi

penyumbatan kedelai dan mengakibatkan tidak berputarnya silinder pengupas

46

(terjadi penurunan kecepatan putar silinder). Perhitungan lebih lengkap dapat


4.2.4.Kebutuhan Daya

Kebutuahn daya diperoleh berdasarkan perkalian antara arus dan tegangan

yang dihasilkan pada saat mesin beroperasi. Pengukuran arus dan tegangan

dilakukan dengan menggunakan multimeter sebagai alat pengukurannya. Hasil

pengukuran kebutuhan daya dari ketiga pelakuan dapat dilihat pada Tabel 9.

Tabel 10. Kebutuhan Daya Aktual

Kebutuhan Daya

Perlakuan Jarak antar celah, mm Kebutuhan Daya, Watt

1 5 165

2 4 160,2

3 3 156,2

Dikarenakan beban yang diberikan sama maka daya yang dihasilkan pun

tidak berbeda jauh, sedangkan yang membedakan daya tersebut yaitu arus yang

dihasilkan. Daya yang diperlukan dari ketiga perlakuan tidak melebihi daya yang

dimiliki oleh motor penggerak yaitu 0,25 Hp atau 168,5 watt. Oleh karena itu

daya yang tersedia pada motor penggerak memenuhi kebutuhan daya untuk proses

pengupasan.

4.2.5.Energi Spesifik Pengupasan

Energi spesifik pengupasan bertujuan untuk mengetahui besarnya energi

yang diperlukan untuk mengupas kulit ari kedelai sebanyak 1 kg. Berdasarkan

hasil daya yang diperlukan untuk melakukan pengupasan maka dapat diperoleh

pula energi spesifik pengupasannya dimana energi spesifik diperoleh dari hasil

bagi antara daya yang dihasilkan dengan kapasitas aktual pengupasan seperti yang

terlihat pada Lampiran 2. Energi spesifik pengupasan dapat dilihat pada Tabel 11.

47

Tabel 11 Energi Spesifik

Energi Spesifik

Perlakuan Jarak celah, mm Energi Spesifik , kJ/kg

1 5 1,21

2 4 1,43

3 3 1,78

Energi spesifik digunakan untuk menghasilkan satu kilogram kedelai

terkupas dari ketiga perlakuan yang digunakan energi spesifik terkecil terjadi pada

perlakuan 1 sebesar 1,21 kJ/kg. Pemilihan perlakuan terbaik untuk energi spesifik

yaitu penggunaan energi terkecil karena dapat meminimalkan energi yang

digunakan dalam proses pengupasan. Nilai energi spesifik pengupasan dapat


4.2.6.Indeks Unjuk Kerja

Indeks unjuk kerja merupakan angka yang menunjukkan besarnya nilai

kerja suatu mesin tujuan dari penggunaan indeks unjuk kerja ini yaitu untuk

mengetahui atau menilai efiktifitas dan kinerja dari mesin yang diuji. Berdasarkan

Persamaan 42 diperoleh nilai indeks unjuk kerja untuk mesin pengupas kulit ari

kedelai untuk ketiga perlakuan dapat dilihat pada Tabel 12.

Tabel 12. Indeks Unjuk Kerja Indeks Unjuk Kerja

Perlakuan Jarak antar celah, mm

Indeks Unjuk Kerja

Aktual hasil perhitungan Teoritis

1 5 0,5 1

2 4 0,56 1

3 3 0,51 1

Nilai indeks unjuk kerja ini dipengaruhi oleh 2 hal yaitu besarnya kedelai

yang terkupas (terkupas utuh maupun terkupas belah) dengan kedelai yang tidak

terkupas (utuh dengan kulit ari), rusak, kulit ari. Nilai unjuk kerja terbesar terjadi

48

pada perlakuan 2 sebesar 0,56. Besarnya nilai indeks unjuk kerja pada perlakuan 2

dikarenakan jumlah massa yang diinginkan (terkupas) lebih besar dibandingkan

dengan massa kedelai yang tidak diinginkan (kedelai utuh, rusak dan ampas). Dari

ketiga perlakuan yang berikan pada penelitian ini menunjukkan hasil yang kurang

baik karena nilai unjuk kerja seharusnya mendekati angka satu agar dapat

dikatakan baik sedangkan pada penelitian ini angka unjuk kerja berkisar 0,5

karena fraksi yang dihasilkan oleh mesin lebih kecil dibandingkan dengan fraksi

yang tidak diinginkan. Perhitungan indeks unjuk kerja dapat dilihat pada

Lampiran 2.

4.2.7. Persentase Susut Hasil

Pesentase susut hasil adalah persentase biji kedelai yang tercecer atau

masih menempel pada mesin, terhadap total berat kedelai yang dimasukan

kedalam hoper. Besarnya persentase susut hasil dihitung dengan menggunakan

Persamaan 43. Hasil perhtungan untuk persentase susut hasil dapat dilihat pada

Tabel 13.

Tabel 13. Persentase Susut Hasil

Persentase Susut Hasil

Perlakuan Jarak antar celah, mm Persentase Susut Hasil, %

1 5 5,9

2 4 2.45

3 3 8,2

Dari Tabel 13 dapat dilihat bahwa nilai susut hasil yang terkecil yaitu pada

perlakuan 2 sebesar 2,45 persen dengan jarak celah 4 mm pada perlakuan ini

jumlah kedelai yang menempel di ruangan pengupasan dan tercecer relative

sedikit dibandingkan dengan kedua perlakuan lainnya, namun nilai susut untuk

proses pengupasan ini masih besar karena nilai susut harus di minimalkan sekecil

mungkin untuk memperoleh hasil yang maksimal.

49

4.2.8. Rendemen

Redemen pengupasan dihitung dengan membandingkan antara massa

kedelai yang keluar dari saluran pengeluaran dengan massa kedelai yang

dimasukkan ke dalam mesin. Kedelai yang dimasukkan kedalam rendeman hasil

yaitu kedelai yang terkupas, baik utuh maupun terkupas belah. Hasil rendemen

dari proses pengupasan kulit ari kedelai berdasarkan perlakuan yang diberikan

dapat dilihat pada Tabel 14.

Tabel 14. Rendemen Proses

Rendemen proses

Perlakuan Jarak antar celah, mm Rendemen proses, %

1 5 42,87

2 4 64,72

3 3 40

Dari Tabel 14 dapat dilihat nilai rendemen tertinggi pada perlakuan 2 yaitu

64,72 persen jika dibandingkan dengan kedua perlakuan lainnya. Hal ini

dikarenakan jarak antar celah pada perlakuan 2 tidak berbeda jauh dengan

diameter kedelai basah yang akan dikupas kulit arinya. Pada perlakuan 2 ini hasil

kupasan dari kedelai basah baik dalam keadaan utuh maupun terbelah lebih besar

dibandingkan dengan kedelai utuh dan rusak akibat proses pengupasan.

4.2.9.Pembobotan Parameter Uji Kinerja

Pembobotan parameter uji kinerja dilakukan untuk mengetahui perlakuan

terbaik dari ketiga perlakuan yang diberikan pada penelitian yang dilakukan dan

juga dapat dijadikan sebagai Standard Operation Procedure. Pembobotan

dilakukan dengan memberikan nilai satu sampai lima yang disesuaikan dengan

standar uji mesin penyosoh beras.

Hasil pembobotan terbesar akan diambil sebagai perlakuan terbaik. Hasil

pembobotan dapat dilihat pada Tabel 15.

50

Tabel 15. Pembobotan Parameter Uji Kinerja

Parameter Skor (a) SNI

Perlakuan 1 (5mm) 2 (4mm) 3 (3mm)

Skor b

Nilai (axb) Skor

c Nilai (axc) Skor

d Nilai (axd)

Kapasitas aktual 3 500

kg/jam 490,7

kg/jam 4 12 403,6 kg/jam 4 12 314,7

kg/jam 3 9

Efisiensi mesin 2 85-90% 17,3% 1 2 18,12

% 1 2 18,9 % 1 2

Daya aktual 2 186,5 w 165 w 5 10 160,2

w 5 10 156,2 w 5 10

Indeks unjuk kerja 1 1 0,5 3 3 0,56 3 3 0,51 3 3

Rendemen 3 85-95% 42,87% 2 6 64,72% 3 9 40% 2 6 Susut hasil 1 1 % 5,9 % 3 3 2,45% 4 4 8,2% 2 2

Jumlah 36 40 32 Sumber : Standar Uji Mesin Penyosoh Beras.

Berdasarkan Tabel 15 dapat dilihat bahwa nilai pembobotan terbesar yaitu

perlakuan 2 sebesar 40 poin dengan jarak antar celah yang diberikan sebesar 4

mm. Dengan demikian perlakuan terbaik pada penelitian ini yaitu perlakuan 2.

4.3.Kajian Ergonomi

4.3.1 Tingkat Kebisingan.

Pengukuran tingkat kebisingan pada mesin pengupas kulit ari kedelai

dilakukan dengan mengukur pada ketiga titik pengamatan yaitu pada saat mesin

dinyalakan, saluran pemasukan atau hoper, dan saat pengambilan hasil kupasan

saluran pengeluaran. Ketiga tempat ini digunakan sebagi titik pengamatan karena

operator bekerja di ketiga titik pengamatan tersebut yang menghasilkan suara

cukup besar. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat pengukur tingkat

kebisingan yaitu Sound Level Meter, dari data yang diperoleh alat tersebut maka

dapat dihitung batas waktu kerja dari operator.

Pemberian batas waktu kerja ini bertujuan untuk menghindari operator

yang bekerja selama selang waktu tertentu mengalami gangguan baik

pendengaran atau pun gangguan kesehatan lainnya akibat dari tingkat kebisingan

51

yang dihasilkan oleh mesin. Hasil kebisingan dan lamanya jam kerja dapat dilihat

pada Tabel 16.

Tabel 16. Tingkat Kebisingan Perlakuan Jarak celah,mm Tingkat kebisingan,dB Jam kerja, jam/hari

1 5 89,18 8,96 2 4 89,6 8,45 3 3 89,94 8,06

Berdasarkan hasil pengukuran diperoleh rata-rata tingkat kebisingan dari

tiga buah perlakuan yang diberikan adalah perlakuan 1 (5mm) sebesar 89,18 dB,

perlakuan 2 (4 mm) sebesar 89,6 dB dan perlakuan 3 (3 mm) sebesar 89,94 dB.

Dari ketiga hasil ini tidak berbeda jauh, begitu juga dengan kebisingan yang

dihasilkan ketika mesin bekerja tanpa beban yaitu sebesar 88,12 dB. Dari nilai

kebisingan ini dilakukan perhitungan lama waktu kerja yang dapat dilakukan oleh

operator perhitungan dapat menggunakan Persamaan 45. Dari hasil perhitungan

diperoleh lama waktu kerja untuk perlakuan 1 sebesar 8,96 jam/hari, perlakuan 2

sebesar 8,45 jam/hari dan perlakuan 3 sebesar 8,06 jam.

Asumsi yang dipakai yaitu jam kerja dilakukan selama 8 jam dengan

tingkat kebisingan 90 dB sebagai acuan awal. Dari hasil perhitungan tersebut

dapat terlihat bahwa mesin ini dapat digunakan atau dioperasikan oleh operator ±

8 jam per harinya. Dalam kenyatannya setelah proses pegupasan berlangsung

suara yang dihasilkan cukup besar sehingga membuat pendengaran sedikit

terganggu. Berdasarkan hasil keputusan menteri tenaga kerja mengenai nilai

ambang batas faktor fisika ditempat kerja nilai ambang batas tingkat kebisingan

ditempat kerja tidak lebih dari 140 dB.

4.3.2. Getaran

Pengukuran getaran yang dihasilkan oleh mesin ketika beroperasi

merupakan getaran mekanis karena terjadi akibat getaran oleh alat-alat mekanis.

Pengukuran getaran dilakukan di 3 titik pengamatan yang memiliki getaran

terbesar yaitu rangka mesin, ruang pengupasan, hoper dan outlet yang mewakili

dari keseluruhan mesin. Hasil dari setiap pengukuran kemudian dirata-ratakan dan

52

menjadi 1 hasil untuk setiap perlakuannya. Untuk hasil pengukuran getaran dapat

dilihat pada Tabel 17.

Tabel 17. Nilai Getaran Bedasarkan Perlakuan yang Diberikan Perlakuan Getaran mm/s

1 (5mm) 12,26

2 (4mm) 12,86

3 (3mm) 12,78

Kosong 11,7

Dari Tabel 17 tersebut dapat dilihat nilai dari getaran yang dihasilkan oleh

mesin kemudian di baca oleh alat pengukur getaran yaitu Vibration Meter. Untuk

menentukan kelayakan getaran yang dihasilkan oleh mesin pengupas kulit ari

kedelai ini, maka nilai getaran harus dibandingkan dengan standar getaran yaitu

dengan menggunkan ISO 2372 yang terdapat dalam Manual Operasional Book of

Vibration Meter seperti yang terdapat pada Tabel 3. Dimana rata-rata dari getaran

yang dihasilkan sebesar 12,6 mm/s.

Getaran dengan nilai sebesar ini dimasukkan kedalam kualifikasi

berbahaya karena melebihi batas minimal dari getaran apabila menggunakan

motor dengan daya kurang dari 15 kW yaitu 4,5 mm/s. Getaran ini dapat terjadi di

akibatkan karena putaran silinder atau poros pengupas yang besar, tidak kuatnya

pengikat antar komponen mesin, adanya gesekan-gesekan antara dua permukaan.

4.4.Kelayakan Analisis Teknik

Penentuan kelayakan analisis teknik ini bertujuan untuk mengetahui

perbandingan antara hasil perhitungan secara teoritis dengan kondisi aktual dari

mesin pengupas kulit ari kacang kedelai yang telah dirancang bangun oleh UPTD

BPT Mekanisasi Pertanian Jawa Barat. Dari Tabel 18 dapat terlihat kelayakan dari

setiap komponen pendukung mesin secara teknis dan syarat yang harus dipenuhi

untuk dapat dikatakan layak atau tidak komponen-komponen tersebut digunakan.

Apabila berdasarkan keterangan Tabel 18 dinyatakan memenuhi maka komponen

tersebut telah memenuhi syarat kelayakan sedangkan apabila tidak memenuhi

maka komponen tersebut tidak layak digunakan dan disarankan untuk

53

menggantinya dengan yang lebih baik sehingga pada akhirnya komponen-

komponen pendukung dari mesin dalam melakukan kerja dengan baik sehingga

menghasilkan kinerja yang optimal.

Tabel 18. Kelayakan Analisis Teknik Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai

Parameter Spesifikasi teknis

Aktual hasil perhitungan

Keterangan Kesimpulan

Kebutuhan daya

penggerak 0.25 Hp 0.22 Hp

Secara aktual mesin dapat dioperasikan dengan motor penggerak berdaya 0,22 Hp berdasarkan hasil perhitungan, namun motor 0,22 hp tidak ada di pasaran sehingga motor yang digunakan yaitu motor listrik 0,25 Hp.

Memenuhi

Poros

Diameter 17 mm 15,5 mm

Diameter poros hasil perhitungan lebih kecil dari diameter poros yang digunakan sehingga poros aman digunakan

Memenuhi

Defleksi puntiran - 0,1420

Syarat defleksi puntiran poros menurut Sularso dan Suga yaitu 0.250-0.30, dari hasil perhitungan defleksi puntiran lebih kecil dibandingkan dengan syarat yang diizinkan.

Memenuhi

Putaran Poros 340 rpm Kritis

1490,16 rpm

Syarat putaran poros pada spesifikasi teknis menurut Sularso dan Suga tidak melebihi 80 persen dari putaran kritis pada aktual hasil perhitungan

Memenuhi

PIN Motor

penggerak 7 mm 3,43x10-

3mm Untuk menghindari pin patah yang dapat mengakibatkan terganggunya kerja mesin maka diameter pin hasil perhitungan ( aktual) lebih kecil dari diameter pin spesifikasi teknis.

Memenuhi

Puli 7 mm 7,2 mm Tidak Sprocket 7 mm 7,2 mm Tidak

Roda gigi 7 mm 5,48 mm Memenuhi

Bantalan

Umur bantalan

670.959,86 jam

Menurut Sularso dan Suga syarat umur bentaklan untuk mesin pertanian lebih besar dari 3000 jam

Memenuhi

Unit transmisi Jumlah sabuk 1 buah 0,29 Jumlah sabuk aktual hasil Memenuhi

54

perhitungan 0.29 sehingga sabuk yang digunakan dibulatkan menjadi 1 buah sabuk.

Rangka

Lendutan 0,026 mm

Syarat lendutan yang diizinkan 0,86 mm. lendutan hasil perhitungan lebih kecil dari lendutan yang diizinkan sehingga rangka aman.

Memenuhi

Beban kritis kolom

363,4 N 53948,4 N

Syarat beban kritis kolom maksimal 53948,4 N. sedangkan dari hasil beban yang ditopang rangka 363,4 N sehingga rangka aman.

Memenuhi

LAS

Beban yang ditopang

363,4 N 10150 N

Syarat beban yang ditopang las maksimal 10150 N. sedangkan dari hasil beban yang ditopang rangka 363,4 N sehingga kekuatan las aman.

Memenuhi

55

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Berdasarkan komponen pendukung untuk kelayakan dari pengujian analisis

teknik secara aktual antara lain kebutuhan daya penggerak 0.25 Hp,

diameter poros 17 mm, diameter pin 7 mm, umur bantalan 670.959,86 jam,

unit transmisi dengan 1 buah sabuk, kekuatan rangka 53.948,4 N dan

kekuatan las 10.150 N. Mesin pengupas kulit ari kacang kedelai belum

layak digunakan karena terdapat komponen yang masih diluar batas yang

diizinkan yaitu diameter pin pada puli dan sprocket menurut spesifikasi

teknis sebesar 7 mm sedangkan diameter pin aktual/hasil perhitungan 7,2

mm.

2. Dari hasil pembobotan pengujian kinerja mesin pengupas (MPK0108)

Perlakuan terbaik terjadi pada perlakuan 2 jarak celah silinder pengupas 4

mm.

3. Dengan kapasitas kerja 403,6 kg/jam, efisiensi 18,12 persen, rendemen

64,72 persen, kebutuhan daya 160,2 Watt dan indeks kinerja rata-rata 0,52

(<1), maka mesin belum layak digunakan.

4. Pengujian ergonomik, tingkat kebisingan yang dihasilkan mesin 89.4 dB

masih dibawah standar yang diizinkan berdasarkan peraturan kementrian

tenaga kerja yaitu 140 dB, sedangkan getaran yang dihasilkan 12, 6 mm/s

(>4mm/s) melebihi toleransi yang diizinkan sehingga berbahaya bagi

keselamatan dan kenyamanan operator dalam mengoprasikan mesin.

5.2 Saran

1.Diperlukan modifikasi terhadap pin mesin pengupas kulit ari kacang kedelai

agar mesin memenuhi kelayakan operasional.

56

2. Melapisi silinder dengan karet agar mengurangi kelicinan terhadap pada

saat proses pengupasan.

3. Untuk operator sebaiknya menggunakan pelindung pendengaran karena

suara yang dihasilkan cukup bising.

4. Mengganti rangka dengan plat yang lebih tebal atau menanam rangka pada

lantai untuk meredam getaran.

57

DAFTAR PUSTAKA

Buku Referensi : Annas, M. S. 2002. Penyusunan matriks morfologi Mesin pengupas kulit ari

Kacang kedelai. IPB, Bogor.

Daywin, J. F., Radja, G. S., dan Imam, H. 2008 Mesin-mesin Budidaya Pertanian di Lahan Kering,Edisi pertama. Graha ilmu, Yogyakarta.

Hall, A. S., A. R. Holowenko, H.G. Laughin (1993). Theory and Problem of Machine Design. McGraw-Hill Internasional Book Company, Singapore.

Herwanto, T., Dadi, R dan Totok, P. 1999. Penilaian Performance indeks Komponen Rice Milling Unit (RMU). Laporan Penelitian Jurusan Teknologi Pertanian. Fakultas Pertanian.

Istigno, J. Hiegien. 1971. Keselamatan Kerja Terhadap suara dan Vibrasi. Perusahaan Keselamatan Kerja dan Jaminan Sosial.

Juliandra. 2006. Analisis Teknik dan Uji Kinerja Mesin Pemipil Jagung di Desa Bojong Kecamatan Nagreg Kabupaten Bandung. Skripsi. Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjadjaran, Bandung,

Lehto, M. R. and James, R. B. .2008 Introduction to Human Factor and Ergonomics for Engineering. Lawrence Erlboum Associates, London.

Mohsenin, N. N. 1980. Physical Properties of Plant and Animal Material.Gordon and Breach Science Publishing, New York.

Regional Network Agriculture And Machenery 1995. Test Codes And Procedure For Farm Machinery. Unindo, United State of America.

Sanders, M. S., and Cosmick, E. J. 1987. Human Factors in Engineering and design. Mc.Graw-Hill Book Co, Singapore.

Saputra, V. E. D. 2004. Perencanaan Mesin Pengupas Dan Pemisah Kulit Ari Biji Kedelai Untuk Bahan Dasar Tempe. Skripsi.Universitas Kristen Petra, Surabaya.

Shigley. J. E. 1986. Perancangan Teknik Mesin jilid 2 edisi keempat, Erlangga , Jakarta.

Singer, F. L., Andrew, P. and Darwin, S. 1995. Kekuatan Bahan (Teori kokoh_strenght of Material). Edisi Ketiga. Erlangga, Jakarta.

58

Smith, H P. 2000. Farm Machinery and Equipment. Mc Graw Hill Publishing Company Ltd, New Delhi.

Suhaidi, I. 2003 Pengaruh Lama Perebusan dan Perendaman Kedelai dan Jenis Zat Penggumpal Terhadap Mutu Tahu, Fakultas Pertanian Jurusan Teknologi Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Sularso dan Kiyokasu, Suga. 1997. Dasar Perencanaan dan Perancangan Elemen Mesin. Cetakan Kesembilan.Pradnya Paramita, Jakarta.

Suma’mur. 1989. Ergonomi Untuk Produktivitas Kerja.CV Haji Masagung, Jakarta. Dalam Ahmad, M. 2006. Analisis Teknik dan Uji Kinerja Alat Pencetak Pot. Skripsi Jurusan Teknik dan Manajemen Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjadjaran, Bandung.

Sutalaksana, Anggawisastra dan Tjakraatmadja.2006. Teknik Tata Cara Kerja. Jurusan Teknik Industri ITB, Bandung.

Suryawinata, B. 2006. Perencanaan, Pembuatan dan Pengujian Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai. Skripsi.Universitas Kristen Petra, Surabaya.

Nwakonobi, T. U. and A. P. Onwualu. 2009. Effect of moisture content and Struktural Surface on Coefisien of friction of Two Nigerian food grains : Sorghum bicolor) and Millet (Pinenisetum glaucum). Agricultural Engineering International : the CIGR Ejournal.

Zain, S., Ujang, S., Sawitri dan Ulfi, I. 2005. Teknik Penanganan Hasil Pertanian. Pustaka Giratuna. Bandung.

Situs / Website : Badan Pusat Statistik Dan Direktorat Jenderal Tanaman Pangan, 2008.

available online at : Http://www.deptan.go.id/infoeksekutif/tan/TP%20ATAP%2008%20RAM%20II%2009/Prod%20Kedelai1.htm (dikutip 15 maret 2009)

Direktorat penanganan pasca panen. 2008. Teknologi Pasca Panen Kedelai Ditjen pengolahan dan pemasaran hasil pertanian. Jakarta available online at:http://agribisnis.deptan.go.id/xplore/view.php?file=PASCA- PANEN/Layanan/Layanan%20Teknis/Pentek/Pascapanen-Kedelai-21107.ppt.(dikutip 18 november 2009).

Hasbullah. 2000. Teknologi Tepat Guna Untuk Agroindustri Kecil Sumatera Barat, Dewan Ilmu Pengetahuan, Teknologi dan Industri Sumatera Barat, Padang, Available online at :

59

http://www.ristek.co.id_pengupas_kulit_kedelai_selinder.pdf. (dikutip 28 januari 2009).

Hermanto, Y. 2008. Rancang Bangun Alat Pengupas Kulit Ari Kedelai Sebagai Usaha Peningkatan Kuantitas Produksi Tempe (Bagian Dinamis). Available online at :http://digilib.unej.ac.id/go.php?id=gdlhub-gdl-grey-2008.yushermant25&node=524&start=86&PHPSESSID=7556b7345f7a0ef9e18c9ff28c80810c (dikutip 15 Maret 2009)

Suharto dan Julian. 2009 Industri Tahu Tempe Masuk Mall. Available at : http://agroindonesia.co.id/2009/03/17/industri-tahu-tempe-masuk-mall/ (dikutip 30 mei 2009).

Supriyono. 2003. Memproduksi Tempe. Direktorat pendidikan menengah kejuruan, Jakarta. Available at : http://125.160.17.21/speedyorari/view.php?file=pendidikan/materi-kejuruan/pertanian/agro-industri-pangan/memproduksi_tempe.pdf (dikutip 28 januari 2009).

LAMPIRAN

60

Lampiran 1. Analisis Teknik

1. Kebutuhan Daya Penggerak

Diketahui :

Massa silinder pengupas : 10 kg

Percepatan gravitasi : 9,81 m/s2

D silinder pengupas : 88 mm

Kebutuhan daya penggerak menggunakan Persamaan 1 yaitu,

P1 = .

= ,

= 153,59 watt

Momen Torsi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2 yaitu,

Mt = Ft x r

= 98,1 N x 0,044 m

= 4,316 Nm

Gaya tangensial dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 3 yaitu,

Ft = m x g

= 10 kg x 9,81

= 98,1 N

Gambar 11. Sketsa Momen Torsi

Kebutuhan daya gesek bahan pada proses pengupasan dapat dihitung

dengan menggunakan Persamaan 4.

P2 = P3 x µ

= ( Daya dengan Beban - Daya tanpa Beban ) x 0,64

= (165 Watt – 143 Watt) x 0,64

61

= 22 Watt x 0,64

= 14,08 Watt

Maka kebutuhan daya penggerak total untuk dalam melakukan proses

pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 6.

Pt = P1+P2

= 153,59 Watt + 14,08 Watt

= 167,67 Watt

62

Lampiran 1. Lanjutan

1. Analisis Poros

Diketahui :

Faktor koreksi daya untuk daya maksimum = 0,8-1,2, digunakan 1,0.

Daya yang ditransmisikan merupakan daya output dari motor listrik

dengan kapasitas 0,25 hp = 168,5 watt.

Putaran puli pada motor penggerak (n) =1400 rpm

Putaran puli pada silinder pengupas () = 340 rpm

Daya rencana

Daya rencana dihitung dengan Persamaan 7 yaitu,

Pd = fc . P

= 1,0 x 0,1685 kW

= 0,1685 kW

Momen rencana

Momen rencana dihitung dengan Persamaan 8 yaitu,

T = 9,74 x 10 5

= 9,74 x 10 5 ,

= 482.7 kg.mm

Beban pada poros

Poros mengalami pembebanan seperti pada gambar berikut:

Gaya pada gear / roda gigi

T1+T2 = 141,1 N + 15,36 N

= 156,46 N

63

0,056 m 0,126 m 0,126 m 0,041m

Fp s gF F

Ra bR

9,4 N 98 N 5,3 N

0,056 m 0,126 m 0,126 m 0,041 m


Diketahui : Ø gear = 87 mm

Sudut tekan = 20 0

Momen torsi:

Mt = = ,

= ,

= 5,24 Nm

Ft = = , , /

= 120,46 N

Fs = Ft tan Ø

= 120,46 N tan 20

= 43,84 N

Fsy = Fs sin 450 = 43,84 N sin 45 = 31 N

Fsx = Fs cos450 = 43,84 N cos 45 = 31 N

Diagram gaya pada beban vertikal

Keterangan : - = Berlawanan arah jarum jam, ( )

+ = Searah jarum jam , ( )

64

9,4 N 98 N 5,3 N

0,056 m

0,182 m

0,308 m

0,349 m


Mencari Rb

Σ Ma = 0

(-Fp.0,056) + ( Fs . 0,126) - (Rb . 0,252) + (Fg . 0,293) = 0

(-9,4.0,056) + ( 98. 0,126) - (Rb . 0,252) + (5,3 . 0,293) = 0

13,3745 = Rb . 0,252

Rb = 53,07 N

ΣY = 0

Fp- Ra + Fs-Rb+Fg = 0

9,4- Ra+98-53,07+5,3 =0

Ra = 59,63 N

Momen lentur pada poros vertikal

Pada M(x) = 0

M(0,056) =(- Fp. 0,056) = -9,4 . 0,056 = - 0,5264

M( 0,182 ) = (-Fp .0,182)+(Ra . 0,126) = (9,4 . 0.182)+(59,63 . 0,126) =

5,8

M( 0,308 ) = (-Fp .0,308)+(Ra . 0,252)-(Fs . 0,126)

= (9,4 . 0,308)+(59,63 . 0,252) – (98. 0,126) = -0,216

M( 0,349 ) = (-Fp .0,349)+(Ra . 0,293)-(Fs . 0,167) +(Rb . 0,041)

= (9,4 . 0,349)+(59,63 . 0,293) – (98. 0,167) +(53,07 .

0,041)

= 0,00086 ≈ 0

65

Ra Rb Fg0,056 m 0,252 m 0,041 m

Ra

Rb

Fg0,252 m

0,293 m


Diagram Momen

-0,5264 Nm

5,8 Nm

- 0,216 Nm

Diagram gaya pada beban horizontal

Σ Ma = 0

( - Rb. 0,252) – ( Fg . 0,293) = 0

Rb = . ,,

= -36,04 N

Σ Y = 0

Ra+Rb+Fg = 0

Ra = -(Rb+Fg)

= -( - 36,0435+31)

= 5,04 N

Momen lentur pada poros horizontal

66


Pada M(x) = 0

M (0,252) = Ra . 0,252

= 5,04 . 0,252

= 1,27 Nm

M (0,293) = Ra . 0,293 – Rb . 0,041

= (5,04. 0,293) – (36, 04. 0,041)

= -0,00092Nm

Diagram momen

1,27 Nm

Momen lentur ( bending momen)

Momen lentur maksimal :

Mb = √푀푣 + 푀ℎ

= 5,8 푁푚 + 0 푁푚

= 5,8 Nm

Diameter poros

Diameter poros dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 10 yaitu,

Mt = (푇 − 푇 )푟

= (141,1N-15,36N ) , .

= 17.6 Nm

d3 = .

(퐾 .푀 ) + (퐾 .푀 )

d3 = .

(2 . 5,8) + (2 . 17,6)

d = 15,5 mm

67

0,056 m 0,126 m 0,126 m 0,041m

Fp s gF F

Lampiran 1. Lanjutan Defleksi Puntiran

Diketahui : Momen puntir pada poros silinder (T) = 482,7 kg.mm

Panjang poros (l) = 349 mm

Modulus geser besi baja (G) = 8,3 x 103 kg/mm2

Diameter poros yang digunakan = 17 mm

Defleksi puntiran pada poros dihitung menggunakan Persamaan 9 yaitu,

=584

=584 , ,

= 0,1420

Sedangkan besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 0,250-0,30 (Sularso

dan Suga, 1997), maka defleksi puntiran aman digunakan.

Putaran Kritis

Diketahui :

Diameter poros = 17 mm

Panjang poros = 349 mm

Beban puli = 9,4 N

Beban silinder pengupas = 98 N

Beban pada poros

M(x) = 9,4N(x-0)1-59,63(x-0,056)1+98(x-0,182)1-53,07(x-0,308)1+5,3(x-0,349)1

EI = M(x)

68


=9,4 N(x-0)1-59,63(x-0,056)1+98(x-0,182)1-53,07(x-0,308)1+5,3(x-0,349)1

= , ( x)2- , (x-0,056)2+ (x-0,182)2- , (x-0,308)2+ , (x-0,349)2 +C1

= , (x)3- , (x-0,056)3+ (x-0,182)3- , (x-0,308)3+ , (x-0,349)3+C1

x+C2

Mencari C1 dan C2

Y = 0 x = 0,056

EIy = , (0,056)3- , (0,056-0,056)3+ (0,056-0,182)3- , (0,056-0,308)3

+ , (0,056-0,349)3+0,056C1+C2

= 0,000275-0-0,0326+0,14-0,0222+0,056C1+C2

= 0,0854+0,056C1+C2

Y = 0 x = 0,182

EIy = , (0,182)3- , (0,182-0,056)3+ (0,182-0,182)3- , (0,182-0,308)3

+ , (0,182-0,349)3+0,182C1+C2

= 0,00944-0,0198+0+0,0177-0,00411+0,182C1+C2

= 0,00323+0,182C1+C2

Eliminasi

-0,0854 = 0,054 C1 + C2

-0,00323 = 0,182C1 + C2

- 0,08217 = -0,126 C1

C1 = 0,652

C2 = -0,122

Maka,

EIy = , (x)3- , (x-0,056)3+ (x-0,182)3- , (x-0,308)3+ , (x-0,349)3+

0,652 x -0,122

I = = , . , = 4,09x10-9

69


Menghitung defleksi pada x = 0 dan x = 0,056

Pada x = 0

y = ,

(−0,122)

= -0,000149 mm

Menghitung kecepatan kritis

Momen inersia

I = 924

1009,464

)017,0(14,364

xd

599

3

3

499

3

3

599

3

2

799

33

1

106,361009,410250

)349,0(07,53

106,461009,410250

)308,0(98

108,561009,410250

)168,0(63,59

107,261009,410250

)056,0(4,96.)(

xxxxx

xxxxx

xxxxx

xxxxxEI

xw

2444

2433

3522

6711

109,1106,307,53

105,4106,498

104,3108,563,59

105,2107,24,9

xxxxxx

xxxxxx

624241

524231

725221

1327211

108,6)106,3(07,53

1007,2)106,4(98

102)108,5(63,59

1085,6)107,2(4,9

xxxxxxxxxxxx

6,7x10-2 2,7x10-5

Putaran kritisnya :

Nilai putaran kritis dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan12

yaitu,

2

.

nn

nnc W

Wg

detik/02,156107,2

107,681,95

2

radx

xx

c

c

n kritis = rpmxrad 16,14902

60detik/02,156

70

Lampiran 1. Lanjutan 2. Analisis Pin

Bagian yang menggunakan komponen pin antara lain motor pengerak,

sproket dan roda gigi.

Diketahui

Ps= 15 x106 Pa

Kecepatan puli silinder pengupas () = 340 rpm

Kecepatan puli motor penggerak = 1400 rpm

Daya = 0,25 Hp

Untuk menghitung besarnya diameter dari pin yang digunakan dapat

menggunakan Persamaan 16 yaitu,

Motor penggerak

= 1400 rpm

T = NmxP 27,1

602.1400

74625,0

F = rT

Maka F = Nmx

Nm 4,40

21063

27,13

Ps= 24/1 DF

AF

sPFD 4.2

mmxmxx

ND 366

2 1043,31043,314,310154.4,40

Diameter pin yang dipakai di motor secara aktual sebesar 7 mm sehingga

pin yang digunakan aman digunakan karena lebih kecil dari pada diameter secara

teoritis.

71


Sproket dan puli pada poros

= 340 rpm

T = NmxP 2,5

602.340

74625,0

sPFD 4.2

F = Nmx

Nm 7,611

210172,5

3

mmmxx

NxD 2,71023,714,3101547,611 3

62

Diameter pin yang diperlukan untuk menahan gaya pada sproket sebesar

7,23 mm secara teoritis tidak bebeda jauh dengan pin yang digunakan secara

aktual sebesar 7 mm sehingga masih aman untuk digunakan.

- Roda Gigi

= 591,6 rpm

T = NmxP 01,3

602.6,591

74625,0

sPFD 4.2

F = Nmx

Nm 1,354

2101701,3

3

mmmxx

NxD 48,51048,514,310154,1,354 3

62

Diameter pin yang dipakai di roda gigi secara aktual sebesar 7 mm

sehingga pin yang digunakan aman digunakan karena lebih kecil dari pada

diameter secara teoritis.

72

Lampiran 1. Lanjutan 3. Analisis Bantalan

Jenis bantalan : P6005 kecepatan puli motor penggerak : 1400 rpm Kapasitas nominal dinamik spesifik : 790 Faktor beban : 1,2 Beban radial karena puli : 0,96 kg Beban radial karena siinder pengupas: 10 kg Beban radial karena tegangan tali : 156,46 N = 15,95 kg Beban radial karena roda gigi : 0,54 kg

Beban radial

Fr = W1+W2+W3+W4

= 0,96+10+15,95+0,54 = 27,45 kg

Pr = fw x Fr

= 1,2 x 27,45

= 32,94

Umur bantalan ( Reting life )

fn= 33,33

n

fn= 3340

3,33

fn=0,46

Faktor umur bantalan

fh= fn xPrC

fh = 0,46 x 94,32

790

fh = 11,03

73


Umur bantalan :

Lb =500 x (fh)3

= 500 x (11,03)3

= 670.959,86 jam

74

Puli

Bantalan Bantalan

Silinder Pengupas Gear (roda gigi)

Lampiran 1. Lanjutan 4. Analisis Unit transmisi

Puli dan Sabuk Pada Poros Transmisi

Diketahui :

Diameter motor (D1) = 0.068 m

Putaran puli motor (n1) = 1400 rpm

Diameter puli (D2) = 0.28 m

Luas penampang sabuk (A) = 83 mm2 = 83 x 10 -6 m2

Jarak antar puli (C) = 0.485 m

휎 = 1,7 MPa

휌 = 1250 Kg / m3

f. Gesek = 0,3

C

D

D1

2

Susunan puli dan sabuk pada poros transmisi

75


Putaran puli reduksi

n2 =

= ,,

= 340 rpm

Panjang sabuk transmisi

L = 2 C + (D1+D2)+ (D1-D2)2

L= 2x 485mm + 휋(68mm+280mm)+ ( )

L= 1539,804 mm

Massa sabuk V tipe A

m = ρ x A x l = 1250 kg/m3 x 83 x 10-6 m2x 1 m

=0,10375 kg

Kecepatan Linier

v = . .

= , ,

= 4,98 m/s

m v2 = ( 0,10375 kg) x (4,98 m/s )2

= 2,57 kg m2/s2

Sudut kontak sabuk

= 180 ± 2 arc sin

= 180 ± 2 arc sin .

= 180 ± 25,24

76


1 = 205,25 0 = 205,25 = 3,58 rad

2 = 154,750 = 154,75 = 2,7 rad

Yang di gunakan nilai sudut kontak lebih kecil yaitu 2,7 rad

Tegangan sisi kencang

T1 = 휎 x A

= 1,7 x 106 . 83x10-6

= 141,1 N

Tegangan sisi kendor

= 푒 ∝ . /

, – , ,

= 푒 , . . /

138,53= 10,83 ( T2-2,57)

138,53+27.83 = 10,83 T2

T2 = ,,

= 15,36 N

Daya sabuk

P = (T1- T2) v

= (141,1 N-15,36 N). 4,98 m/s

= 626,18 watt/ sabuk

Jumlah sabuk

n =

= , ,

77


= , ,

= 0,29 ≈ 1 buah sabuk

78


5. Analisis Kekuatan Rangka

Tabel 19. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Rangka

Komponen Massa (Kg) Hoper 3,09

Penutup 6,74 Silinder pengupas @10 20

Poros 1,06 Roda gigi 2,2

Puli 2,8 Bantalan 1.15

Total 37,04

Gambar 12. Beban Yang Ditopang Rangka

Modulus elastisitas baja : 200x109Pa

Batas patah (Sy) : 275x106 Pa

Momen inersia : 0,024 x 10-6 m4( Singer,1995)

Panjang baris (L1) : 0,258 m

Panjang kolom tegak (L2) : 0,580 m

Luas penampang (A) : 201 mm2

Lendutan rangka () : EI

PL48

3

mmmxxxxx

Nx 027,0102710024,01020048

)258,0(4,363 669

3

79


Lendutan yang diizinkan (1) = mmmxxxL 86,0106,8258,03001

3001 4

1

Berdasarkan hasil tersebut maka nilai lendutan yang di hasilkan oleh

perhitungan secara teoritis lebih kecil dari pada nilai lendutan yang diizinkan

sehingga rangka dalam keadaan aman untuk digunakan.

Beban pada rangka bawah yang menopang motor dengan berat 225 kg.

Panjang baris (L1) : 0,0924m

Panjang kolom tegak (L2) : 0,232m

Luas penampang (A) : 201 mm2

Lendutan rangka () : EI

PL48

3

mmxmxxxxx

Nx 4769

3

1038,81038,810024,01020048

)0924,0(245

Lendutan yang diizinkan (1) = mmmxxxL 308,01008,30924,0300

1300

1 41

Berdasarkan hasil tersebut maka nilai lendutan yang di hasilkan oleh

perhitungan secara teoritis lebih kecil dari pada nilai lendutan yang diizinkan

sehingga rangka dalam keadaan aman untuk digunakan.

Perhitungan Beban Kritis Kolom

Karena kedua ujung dalam kondisi tetap, maka nilai kostanta kondisi

ujung (C) yang digunakan dalam perhitungan adalah 4.

Jari-jari girasi (k) rangka dihitung dengan menggunakan Persamaan 33 (

Hall, 1980).

k =

k = , ..

=0,011 m

푳풌 = ,

, = 52,7 m

80


Menghitung angka pembanding kerampingan teoritis (Cc) digunakan

Persamaan( Singer dan Phytel, 1995) sebagai berikut

52,7 m = ..

= 239,6 m

Dapat dilhat bahwa L/k jauh lebih kecil, maka untuk menghitung beban

kritis kolom digunakan Persamaan 32, yaitu

Fcr = 275.106Pax201.10-6m2 1 − ( , ).

Fcr = 55275 N(1-0,024)

Fcr = 53948,4 N

Beban kritis yang mampu ditopang oleh kolom adalah 53748,4 N.

sedangkan beban yang ditopang kolom (P) sebesar 577,71 N, sehingga dengan

demikian kolom yang dibuat secara teknis layak digunakan

81

Lampiran 1. Lanjutan 6. Analisis kekuatan Las

Diketahui :

Rangka yang digunakan berukuran 35x35x3 mm

Tebal bidang las = 2 mm

Panjang bidang = 35 mm

Tegangan izin logam dasar : 145 Mpa

Beban yang ditopang oleh sambungan las adalah :

Tabel 20. Beban-Beban dari Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai yang Ditopang Sambungan Las

Komponen Massa (Kg) Hoper 3,09

Penutup 6,74 Silinder pengupas @10 20

Poros 1,06 Roda gigi 2,2

Puli 2,8 Bantalan 1.15

Total 37,04

Gambar 13. Sambungan Las Dan Bidang Las

F ≤ x t x l

37,04x 9,81 ≤ 145 x106 x 0,002 x 0,035

363,4 N ≤ 10150N

Karena nilai F pada las jauh lebih kecil dari pada total beban yang dapat

ditopang oleh bidang las tersebut maka sambungan las aman digunakan.

82

Lampiran 2. Uji Kinerja

Sebelum melakukan pengujian terhadap mesin pengupasan kulit ari

kedelai, terlebih dahulu dilakukan pengamatan terhadap kondisi dari bahan yang

digunakan yaitu kedelai. Kondisi awal bahan kedelai sebelum digunakan sebagai

bahan pengujian.

Tabel 21. Kondisi Kedelai Kering dan Setelah Direbus 2 Jam Keterangan Varietas Gunung - Nama dagang Kedelai Cap Jempol Kedelai impor dari Amerika banyak

digunakan sebagai bahan dasar pembuatan tempe di daerah Cianjur dan Cirebon.

Diameter kering ± 5,5-7 mm Cap jempol Diameter basah setelah direbus 2 jam

± 10-12 mm ( mayor) ± 4 - 5,5mm ( minor)

Diukur sesuai sumbu dari kedelai Mayor: sumbu memanjang elips Minor : sumbu membujur elips

Kadar air kering ± 15 % Kadar air basah setelah direbus 2 jam

± 42,5 % Menggunakan Metode Penentuan Kadar Air Oven Menurut United Nations Industrial Developmen Organisation, UNINDO (1995)

1. Pengukuran Kadar Air

Hasil pengukuran kadar air kedelai basah dengan metode Penentuan Kadar

Air Oven Menurut United Nations Industrial Developmen Organisation,

UNINDO (1995). Hasil pengukuran kadar air dari kedelai basah dapat dilihat pada

Tabel 6 Hasil rata-rata pengukuran kadar air kedelai basah sebesar 42,5 persen

Tabel 22. Kadar Air Kedelai Basah (setelah direbus 2 jam)

Kadar Air Berat Awal (g) Berat Akhir (g) Kadar Air (%) BB

100.21 57 43,12

100.49 58,4 41,88 Rata-Rata 42,5

83

Lampiran 2. Lanjutan 2. Pengukuran Kerapatan Kamba

Hasil rata-rata pengukuran Kerapatan Kamba kedelai dapat dilihat pada

Tabel 23. Hasil pengukuran kerapatan kamba untuk kedelai dengan kadar air

48,96 adalah 760,84 kg/m3. Pengukuran kerapatan kamba akan digunakan dalam

perhitungan kapasitas teoritis mesin pengupas kulit ari kedelai.

Prosedur Perhitungan Kerapatan Kamba

1. Timbang massa gelas ukur 500 ml

2. Masukan contoh bahan kedalam gelas ukur mencapai 100 ml.

3. Ratakan kedelai hingga merata

4. Timbang berat contoh bahan dalam gelas ukur

5. Lakukan sebanyak 5 kali ulangan.

6. Densitas curah dapat dihitung dengan persamaan:

1000 V

WcurahDensitas d

Dimana:

Wd = Massa contoh (g).

V = Volume gelas ukur yang sudah ditetapkan untuk pengukuran

Kerapatan kamba 100 ml.

Tabel 23. Kerapatan Kamba Kedelai Basah (setelah direbus 2 jam) Ulangan Berat kedelai (kg) Volume Beaker Glass (m3) Kerapatan Kamba (kg/m3)

1 75,55x10-3 0,0001 755,5 2 76,54 x10-3 0,0001 765,4 3 75,36 x10-3 0,0001 753,6 4 76,49 x10-3 0,0001 764,9 5 76,48 x10-3 0,0001 764,8 Rata-Rata 760,84

84

Lampiran 2. Lanjutan 3. Kapasitas Teoritis

Diketahui :

Kerapatan Jenis : 760,84 kg/m3

Kecepatan Putar : 318,86 rpm, 313,46 rpm, 312,7 rpm

Jarak Antar Celah : 5 mm, 4 mm, 3 mm

Diameter silinder : 88 mm

Panjang silinder : 220 mm

Koefisien gesek bahan : 0,64

Perhitungan kapasitas teoritis mesin dihitung dengan menggunakan

Persamaan 37 yaitu,

Kt = π x D x ρ x N x l x P x 60 x 0,64

Perlakuan 1( 5 mm) :

Kt = π x 0,088 m x 760,84 kg/m3 x 318,86 rpm x 0,22 m x

0,005 x 60 x 0,64

= 2831 kg/jam

Perlakuan 2( 4 mm) :


0,004 x 60 x 0,64

= 2227 kg/jam

Perlakuan 3 ( 3 mm) :


0,003 x 60 x 0,64

= 1666 kg/jam

85

Lampiran 2. Lanjutan 4. Kapasitas Aktual Mesin

Diketahui :

Perlakuan 1 :

Bahan yang keluar : 1881,2 gram = 1881,2x10-3 Kg

Waktu yang diperlukan : 0,23 menit

Perlakuan 2 :

Bahan yang keluar : 1951 gram = 1951x10-3 Kg


Perlakuan 3 :

Bahan yang keluar : 1836 gram = 1836x10-3 Kg


Menghitung kapasitas aktual mesin dengan menggunakan Persamaan 38

yaitu,

Ka = Wp xt

60

Perlakuan 1 : Ka = 1881,2 x 10-3 Kg ,

= 490,7 Kg/jam

Perlakuan 2 : Ka = 1951 x 10-3 Kg,

= 403,6 Kg/jam

Perlakuan 3 : Ka = 1836 x 10-3 Kg ,

= 314,7 Kg/jam

86

Lampiran 2. Lanjutan 4. Efisiensi Mesin

Diketahui :

Perlakuan 1 :

Kapasitas aktual mesin : 490,7 Kg/jam

Kapasitas teoritis mesin : 2831 Kg/jam

Perlakuan 2 :



Perlakuan 3 :



Menghitung efisiensi mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan

39 yaitu,

Perlakuan 1 : Ef = , / /

푥100%

= 17.3%

Perlakuan 2 : Ef = , //

푥100%

= 18,12%

Perlakuan 3 : Ef = , / /

푥100%

= 18,9 %

87

Lampiran 2. Lanjutan 5. Kebutuhan Daya

Diketahui :

Tegangan listrik : 110 Volt

Kuat Arus :

Perlakuan 1 : 1,5 A,

Perlakuan 2 : 1,46A,

Perlakuan 3 : 1,42 A

Keadaan kosong : 1.3 A

Kebutuhan tenaga atau daya yang diperlukan dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan 40 yaitu,

Perlakuan 1 dengan jarak antar celah 5 mm

P = V x I

P = 110 V x 1,5 A

= 165 W

Perlakuan 2 jarak antar celah 4 mm

P = V x I

P = 110 V x 1,46 A

= 160,6 W

Perlakuan 3 jarak antar celah 3 mm

P = V x I

P = 110 V x 1,42 A

= 156,2 W

Untuk kebutuhan tenaga atau daya dalam keadaan kosong diperoleh nilai

sebagai berikut

P = V x I

P = 110 V x 1,3 A

= 143 W

88


6. Energi Spesifik Pengupasan

Diketahui :

Daya : 165 W, 160,6 W, 156,2 W Ka : 490,7 Kg/jam, 403,6 Kg/jam, 314,7 Kg/jam

Besarnya energi pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 41 yaitu,

W =

Perlakuan 1.

W = ( , ), /

= 1,21 kJ/kg

Perlakuan 2.

W = ( , ), /

= 1,43 kJ/kg

Perlakuan 3.

W = ( , ), /

= 1,78 kJ/kg

89

Lampiran 2. Lanjutan Indeks pengupasan

Diketahui

Tabel 24. Massa Kedelai Hasil Proses Pengupasan yang Dipisahkan Berdasarkan Kualitas

Perlakuan Utuh ( gram)

Terkupas utuh ( gram)

Terkupas belah ( gram)

Rusak ( gram)

Kulit ( gram)

1 771,60 601,85 324,07 46,30 185,18 2 156,91 198,01 1113,33 127,02 272,73

3 30,38 41,778 782,38 573,49 470,95

Perlakuan 1

Massa terkupas utuh = 601,85 gram

Massa Terkupas belah = 324,07 gram

Total terkupas = 925,92 gram,Ma = ,/

= 2,92 kg/menit

Xa = ,, ,

= 0,48

Massa tidak terkupas (utuh) = 771,6 gram

Massa biji rusak = 46,3 gram

Massa kulit = 185,18 gram

Total =1003,1 gram

Mb = ,/

= 3,16Kg/menit

Xb = ,, ,

= 0,52

Waktu = 19 detik

IP = = , , , ,, ,

= 0,5

90

Lampiran 2. Lanjutan Perlakuan 2

Massa terkupas utuh = 198 gram


Total terkupas = 1311,3 gram, Ma = ,/

= 3,278Kg/menit

Xa = ,, ,

= 0,7


Massa biji rusak = 127,02gram


Total =556,66gram

Mb = ,/

= 1,75Kg/menit

Xb = ,, ,

= 0,3

Waktu = 24 detik

IP = = , , , ,, ,

= 0,56

Perlakuan 3 :

Massa terkupas utuh = 41,78 gram


Total terkupas = 824,17 gram, Ma = ,/

= 1,373Kg/menit

Xa = ,, ,

= 0,43


Massa biji rusak = 573,49 gram


Total = 1074,82 gram

Mb = ,/

= 1,79 Kg/menit

91

Lampiran 2. Lanjutan Xb = ,

, , = 0,57

Waktu = 36 detik

IP = = , , , ,, ,

= 0,51

92


4. Persentase Susut Hasil

Diketahui :

Perlakuan 1:

Massa bahan yang keluar : 1881,2 gram

Massa bahan yang masuk : 2000 gram

Perlakuan 2 :

Massa bahan yang keluar : 1951 gram


Perlakuan 3:

Massa bahan yang keluar : 1836 gram


Menghitung persentase susut hasil dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan 43.

Perlakuan 1 :

PS = , 푥100%

= 5,9 %

Perlakuan 2:

PS = 푥100%

= 2,45 %

Perlakuan 3 :

PS = 푥100%

= 8.2 %

93

Lampiran 2. Lanjutan 5. Rendemen

Diketahui :

Perlakuan 1 :

Massa kedelai yang dimasukkan ke dalam hoper : 2000 gram

Massa kedelai yang terkupas : 857,44 gram

Perlakuan 2 :


Massa kedelai yang terkupas : 1294,41gram

Perlakuan 3:


Massa kedelai yang terkupas : 798,78 gram

Rendemen hasil yang di ambil dari penelitian pengupasan kulit ari kacang

kedelai yaitu kedelai yang terkupas baik utuh maupun belah sehingga rendemen

pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 44:

Perlakuan 1: PR = , x100%

= 42,87 %


= 64,72 %


= 40 %

94

Lampiran 3. Kajian Ergonomi 1. Kebisingan

Hasil pengukuran tingkat kebisingan pada mesin pengupas kulit ari kedelai

antara lain :

Tabel 25. Hasil pengukuran kebisingan yang diperoleh dari mesin ketika beroperasi

Perlakuan Ulangan (suara) dB

1 2 3 4 5 Rata-rata

1 88,9 87 88 91 91 89,18

2 91 89 86 92 90 89,6

3 91 89,7 90 91 88 89,94

Kosong 88 87.5 89 87.4 88.7 88.12

Pengukuran lama jam kerja dapat menggunakan PersamaanOSHA dengan

mengambil tingkat kebisingan 90 dB dan 8 jam kerja/hari sebagai acuan awal.

Perhitungan lama jam kerja dalam satu hari saat menggunakan mesin pengupas

kulit ari kedelai tersebut adalah sebagai berikut:

Perlakuan 1 (5 mm):

590

2

8L

T

L = 89.18 dB

5

9018,89

2

8T

= 8, 96 jam/hari

95


Berdasarkan perhitungan lama jam kerja idealnya mesin ini bisa

dioperasikan oleh manusia selama 8,98 jam per hari atau dalam satu tahun

diperlukan 2.804,48 jam kerja.

Perlakuan 2 (4 mm):

590

2

8L

T

L = 89,6 dB

5

906,89

2

8T

= 8, 45 jam/hari




Perlakuan 3 (3 mm)

L = 89,94 dB

5

9094,89

2

8T

= 8, 06 jam/hari




Tanpa beban (kosong)

L = 89,12dB

96


5

9012,89

2

8T

= 10,38 jam/hari


dioperasikan oleh manusia selama 10,38 jam per hari atau dalam satu

tahun diperlukan 3.248,94 jam kerja.

97

Lampiran 3. Lanjutan 2. Getaran

Hasil pengukuran getaran pada mesin yang di ambil dari tiga titik

pengukuran setiap perlakuannya yaitu pada rangka mesin, hoper dan penutup

silinder pengupasan .

Tabel 26. Hasil pengukuran getaran pada mesin ketika dioperasikan

Perlakuan Ulangan (mm/s) Rata-rata

1 2 3 4 5

1 12,3 12,2 12,5 12,1 12,2 12,26

2 13 12,5 13,1 12,5 13,2 12,86

3 13,1 12,2 13,2 12,4 13 12,78

Kosong 12 11,8 11,6 11,2 12 11,7

Hasil dari pengukuran getaran pada mesin pengupas kulit ari kedelai ini

kemudian dibandingkan dengan Tabel 4. ISO 2372, ISO ini digunakan sebagai

pedoman untuk getaran mesin terutama mesin bertenaga listrik dengan tenaga

maksimal 15 kW.

98

Lampiran 4. Proses Pembuatan Tempe

Sumber : Direktorat penanganan pasca panen. 2008.

Perebusan

Pencucian dan penirisan

Perendaman

Peragian dan pengemasan

Penggilingan dan pengupasan kulit ari

Fermentasi

TEMPE

99

Lampiran 5. Prosedur Penentuan Kadar Air Prosedur penentuan kadar air dengan metode oven menurut united nations

industrial development organization, UNINDO (1995).

1. Menyalakan oven selama beberapa jam untuk memastikan keseragaman

pemanasan

2. Memanaskan cawan alumunium pada suhu 1030 selama 1 jam, setelah itu

masukkan kedalam desikator sampai dingin kemudian ditimbang.

3. Masukkan 15 gram sampel (untuk kadar air rendah atau kurang dari 25 % )

atau 100 gram ( untuk kadar air tinggi lebih dari 25 ) kedalam cawan, timbang

cawan beserta isinya.

4. Masukkan cawan yang telah berisi sampel tersebut kedalam oven dengan suhu

1030 C dan biarkan selama 17 jam.

5. Setelah waktu pengeringan selesai, keluarkan cawan dari oven, dan simpan

didalam desikator.

6. Timbang cawan beserta isinya setelah didiamkan selama 30-45 menit didalam

desikator.

7. Hitung kadar air bahan dengan cara membagi berat yang hilang dengan berat

sampel awal kemudian dikalikan 100.

100

Lampiran 6. Gambar Kedelai Sebelum dan Sesudah Diproses

( a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

Keterangan Gambar a, kedelai kering, b. kedelai setelah direbus, c. kedelai rusak. d. kedelai terkupas belah,

e. kedelai terkupas utuh, f. ampas

101

Lampiran 7. Gambar Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

(g)

Keterangan Gambar :

a. tampak isometri, b. tampak samping kanan, c. tampak isometri atas, d.

tampak depan, e. gambar roda gigi, f. tampak atas, g . motor penggerak.

102

Lampiran 8. Gambar Proses Tahapan Penelitian

a. b. c. d.

h. g. f. e.

Keterangan Gambar :

a. Kedelai kering . b. Penimbangan, c. Pembersihan, d. Perebusan, e dan f.

Pendinginan, g.Pemasukan kedelai ke dalam hoper, h. pengukuran RPM,

i. Pengukuran kebisingan, j. Pengukuran getaran, k. Keluarnya hasil kupasan,

l.Pemisahan hasil kupasan

Pemisahan

hasil

kupasan

LEMBAR PENGESAHAN

Judul Penelitian : Analisis Teknik dan Uji Kinerja Mesin Pengupas

Kulit Ari Kacang Kedelai (Glycine Max ).

(Studi Kasus Di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian

Jawa Barat)

Nama : Hilmi Sahasto

NPM : P1A050073

Jurusan : Teknik dan Manajemen Industri Pertanian

Fakultas : Teknologi Industri Pertanian

Jatinangor , Maret 2010

Menyetujui dan Mengesahkan :

Komisi Pembimbing Ketua Jurusan

Prof. Dr. H. M. Ade Moetangad Kramadibrata Sudaryanto, Ir., MP Dipl.-Ing., M.Res.Eng.Sc., Ph.D. NIP : 1951089198511002 NIP : 194902251980121001

Anggota Komisi Pembimbing

Totok Herwanto, Ir., M.Eng. NIP : 196007121986011001

Final Draft

Documents

Transcript of Final Draft