AGRITECH, Vol. 31, No. 2, Mei 2011
ANALISIS KINERJA MESIN PENGUPAS LADA (Piper Nigrum L.) TIPE SILINDER PUTARAN VERTIKAL Performance Analysis of Vertical Axis Rotating Cylinder Type of Pepper Decorticator Suhendra1, Abdul Rozaq2, Bambang Purwantana2 1
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Terpikat Sambas, Kalimantan Barat; 2 Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Bulaksumur, Yogyakarta 55281 Email:
[email protected] ABSTRAK
Lada putih dihasilkan melalui proses pengupasan kulit lada yang dilakukan secara manual atau mekanis. Untuk meng atasi masalah rendahnya kapasitas dan kualitas pengupasan telah dikembangkan rancangbangun mesin pengupas kulit lada dengan sistem gesekan pada silinder dengan putaran poros secara vertikal tanpa melalui proses perendaman. Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis kinerja pengupasan, kerusakan dan kapasitas kerja mesin. Pendekatan analisis dimensi diterapkan untuk mendapatkan persamaan matematis yang dapat digunakan untuk memprediksi dan merencanakan kinerja mesin berdasarkan variabel rancangbangun dan operasionalnya. Variabel bebas mesin yang di variasikan meliputi kecepatan linier silinder (v), lebar celah (s) dan panjang silinder pengupas (L). Variabel bahan yang dipertimbangkan meliputi diameter bahan (Db), gaya pengupasan (Fk), dan massa jenis bahan (ρb). Dari hasil analisis te lah diperoleh persamaan prediksi kinerja mesin yaitu persentase pengupasan (pk), persentase kerusakan (pr) dan kapasi tas kerja mesin (Kp). Analisis kesesuaian menunjukkan bahwa pada batas keberlakuannya persamaan-persamaan yang diperoleh dapat diterima dan dapat digunakan untuk memprediksi dan merencanakan kinerja mesin yang diinginkan. Kata kunci: Lada putih, mesin pengupas, poros vertikal, analisis kinerja, prediksi ABSTRACT White pepper is produced by decorticating the pericarp of the pepper which commonly be done manually or mechani cally. A pepper decorticator without soaking process was developed in order to improve quality and capasity of decor tication. The decortication mechanism was designed by shearing the pepper on a gap between a static vertical cylinder and a vertical axis rotating tube. This research was done to analyze the decortication and working performances of the machine. Dimension analysis approach was applied in order to develope a mathematical relation to be used for prediction of the machine performance based on their design and operational variables. The machine variables varied were linear speed of tube (v), width of clearance (s), and length of rotated cylinder (L). The material variables were diameter of pepper (Db), decortication force (Fk), and density of pepper (ρb). From the analysis result, there were de fined mathematical equations for prediction of decorticated pepper (pk), damaged pepper (pr) and working capacity of the machine (Kp). Validation analysis shows that the equations could be used for prediction and determination of the machine performances needed. Keywords: White pepper, decorticator, vertical axis, performance analysis, prediction
PENDAHULUAN Komoditas lada (Piper nigrum L.) khususnya lada putih sudah sejak lama dikenal di Indonesia, tetapi sampai saat ini pengolahan lada putih secara umum masih dikerjakan secara
tradisional (Risfaheri dkk.. 1992). Pengolahan lada putih se cara tradisional dilakukan melalui proses perendaman, pengu pasan kulit, pencucian dan pengeringan. Menurut Purseglove et al. (1981), tahapan perendaman dalam pengolahan buah lada menjadi lada putih sangat mempengaruhi kualitas dan 131
aroma lada putih. Proses perendaman merupakan masalah utama dalam menghasilkan lada putih dengan kualitas yang baik. Pengolahan lada secara tradisional relatif memiliki ba nyak kelemahan, baik dari segi efisiensi waktu, jumlah tenaga kerja maupun kualitas lada putih yang dihasilkan. Perendaman yang terlalu lama menyebabkan produk menjadi bau dan me nyebabkan kandungan minyak atsiri pada lada putih menjadi rendah (Usmiati dan Nurdjannah, 2006). Menurut Rubiyanti (2009), tinggi rendahnya kadar minyak atsiri lada sangat me nentukan tinggi rendahnya aroma dalam biji lada. Disamping itu, kebersihan lada putih yang dihasilkan dipengaruhi oleh kualitas air yang digunakan untuk perendaman lada. Beberapa upaya untuk mengatasi masalah pengupasan lada telah dilakukan antara lain dengan pengembangan proses pengolahan lada secara mekanis. Iskandar (1986) membuat alat pengupas lada tipe sirip (fin) menggunakan komponen pengupas yang dibuat menyerupai ulir. Laksmanahardja dan Rusli (1988) mengembangkan alat pengupas lada dengan mendorongkan buah lada ke dalam saringan berlobang. Hi dayat dkk., (2001) telah mengembangkan alat pengupas lada tipe piringan yang digerakkan secara manual dengan sistem engkol. Hasil-hasil penelitian tersebut masih belum meng hasilkan kapasitas dan kualitas pengupasan yang memuaskan. Risfaheri dkk., (1992) mengembangkan alat pengupas lada tipe piringan dengan sistem pedal. Alat yang dikembangkan memiliki kapasitas pengupasan yang masih sangat rendah. Risfaheri dan Hidayat (2002) merancang mesin pengupas lada terpadu tipe piringan dengan arah pengupasan horizontal yang memiliki kecepatan optimal 325 rpm dan menghasilkan efisiensi pengupasan 97,5%. Dari lada yang terkupas 93,6% terkupas utuh dan 6,4% lada pecah atau rusak. Alat pengu pas ini hanya sesuai untuk tujuan produksi lada putih bubuk, sedangkan untuk produksi lada putih butiran masih kurang optimal karena persentase lada pecah masih cukup tinggi. Da lam penelitian lainnya, Chithra et al. (2009) merancang alat pengupas lada menggunakan sepasang gerinda untuk proses pengupasannya. Dilaporkan bahwa efisiensi pengupasan yang dicapai adalah 69,52% sehingga masih perlu ditingkat kan. Dari berbagai upaya yang telah dilakukan tersebut dapat disimpulkan bahwa untuk memperoleh kapasitas dan efisiensi serta kualitas hasil pengupasan yang baik maka pengembang an alat pengupas lada untuk pengolahan lada putih butiran masih perlu terus dilakukan. Suhendra dkk., (2010), telah mengembangkan rancang bangun mesin pengupas lada dengan sistem gesekan pada silinder dengan putaran poros secara vertikal. Mekanisme putaran vertikal dipilih dengan harapan dapat menghasilkan kapasitas pengupasan yang besar karena secara gravitasi massa lada akan membantu mempercepat lada yang terkupas turun keluar dari ruang pengupasan. Prinsip kerja pengupasan 132
AGRITECH, Vol. 31, No. 2, Mei 2011 dilakukan dengan menempatkan buah lada pada suatu celah atau ruang antara silinder pengupas yang berputar dan din ding silinder statis. Buah lada yang berada pada celah akan melakukan kontak dengan silinder pengupas melalui gerak rotasi silinder pengupas. Buah lada akan ikut bergerak menge lilingi ruang pengupasan dan mendapatkan gaya gesek yang menyebabkan kulit buah terkupas. Lada yang telah terkupas bergerak ke bawah menuju saluran pengeluaran. Hasil pene litian awal menunjukkan bahwa secara fungsional mesin pe ngupas dapat bekerja sesuai rancangan. Meskipun demikian untuk menentukan parameter kinerja mesin optimal diper lukan banyak perlakuan disain yang akan sangat mahal dan memerlukan waktu panjang. Pendekatan matematis dengan menggunakan analisis dimensi diperhitungkan dapat mem bantu mengatasi permasalahan ini. Penelitian ini dilakukan dalam rangka analisis kinerja mesin untuk mendapatkan per samaan matematis yang dapat digunakan untuk memprediksi dan merencanakan kinerja pengupasan, kerusakan dan kapa sitas kerja dari mesin pengupas lada tipe silinder putaran ver tikal tersebut berdasarkan parameter rancangbangun dan ope rasionalnya. Hasil penelitian diharapkan dapat dimanfaatkan untuk menentukan parameter kerja mesin terbaik dan untuk meningkatkan kinerja mesin METODE PENELITIAN Mesin pengupas lada yang digunakan Mesin yang digunakan untuk pengujian adalah mesin pengupas lada tipe silinder putaran vertikal hasil rancangba ngun Suhendra dkk., 2010, seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Bagian utama mesin terdiri atas hopper dan silinder pengu pas. Hopper berfungsi sebagai penampung buah lada sebelum memasuki ruang pengupasan. Hopper berbentuk kerucut dan
Gambar 1. Mesin pengupas lada tipe silinder putaran vertikal
Tabel 1. Variabel yang mempengaruhi persentase pengupa
No Variabel Simbol Sa A Variabel bebas I BahanAGRITECH, Vol. 31, No. 2, Mei 2011 Sphericity Ɏ 1 2 Diameter bahan Db menjadi satu kesatuan dengan silinder atau tabung luar yang 3 Massa jenis bahan ȡb k II Tabel Mesin 1. Tabel Variabel yang mempengaruhi persentase pengupasan dan ke 1. Variabel yang mempengaruhi persentase pengupasa Tabel 1. Variabel yang mempengaruhi persentase pengupasan dan kerusakan berfungsi sebagai dinding pengupas dan saluran keluar. Si II Mesin Simbol Variabel Simbol Variabel 4No Kecepatan Satuan Dimensi linierVariabel pengupas v m/s LT linder pengupas terdiri atas silinder statisNo di bagian luar dan 4 No Simbol Kecepatan linier pengupas v -1 Satuan Satu 5 Lebar celah pengupas s m A Variabel bebas A Variabel bebas A Variabel bebas silinder putar di bagian dalam. Silinder pengupas dilapisi ka 5 Lebar celah pengupas sL 1.Tabel Variabel yangpengupas mempengaruhi persentase pengupasan dan kerusakan 1.gesek Variabel yang mempengaruhi persentase pengupasan 6ITabel Koefisien μ Bahan I Bahan I Bahan 6 Koefisien gesek pengupas ȝ- -2 dan kerusakan ret untuk mengurangi benturan pada saat proses pengupasan. 2 71 Gaya pengupasan Fk kg.m/s MLT No Variabel Simbol Satuan Sphericity Ɏ No Variabel Simbol Satuan Dimen 1 Sphericity Ɏ 1 Sphericity Ɏ 7 kg Gaya pengupas pengupasan L FLk Dimensi Mekanisme pengupasan terjadi melalui proses gesekan antara 82 Panjang silinder m A Variabel bebas A Variabel bebas Diameter bahan D m 2 Diameter bahan D m 2 Diameter bahan D m L b b b L 8 Panjang silinder pengupas biji lada dengan silinder statis pada sisi luar dan silinder yang I I Massa 3 Bahan jenis bahan ȡb -3 3 Bahan jenis bahan ȡb kg/m3 kg/m 3 Massa jenis bahan ȡMassa kg/m3 ML b B Variabel tak bebas 1 Sphericity Ɏ B Variabel tak bebas berputar pada sisi dalam. Lada yang memasuki diantara 1 Mesin Ɏ II Sphericity Mesin II celah Mesin 2II Diameter bahan Db m L 2 Diameter bahan D m L b 13 Persentase pengupasan p % 1 Persentase pengupasan p 3 -3 -1 k dua dinding silinder terkupas oleh tekanan dan gaya gesek k bahan ȡb 4 Massa m/s linier pengupas vkg/m 4 jenis m/linier vkg/m3ML 4 m/spengupas Kecepatan linier pengupas vKecepatan 3 Kecepatan Massa jenis bahan ȡb LT ML 2II Lebar Persentase kerusakan Mesin 25 Persentase kerusakan %sL selama berputar. m-1 celah pengupas 5 Mesin m celah pengupas sp-r 5 m pr Lebar celah pengupas II sLebar 46 m/s Kecepatan linier pengupas v gesek pengupas 6 Kecepatan Koefisien gesek- pengupas ȝm/s LT6 Teknik Koefisien gesek pengupas ȝ 4 Koefisien LT--1 linier pengupas v ȝPengujian mesin dilaksanakan di Jurusan Mesin L 2 5 m Lebar celah pengupas 2s L 5 Gaya pengupas sMLT pengupasan Fk --2 persentase 7 Lebar kg.m pengupasan Fk m kg.m/s 7 kg.m/smempengaruhi Gaya pengupasan FGaya kcelah Berdasarkan variabel yang 67Berdasarkan Koefisien gesek pengupas ȝ mempengaruhi Politeknik Negeri Pontianak, Kalimantan Barat. Bahan yang variabel yang persentase 2 -2 6 Koefisien gesek pengupas ȝ L m Panjang silinder pengupas L m 8 Panjang silinder pengupas L m L 8 Panjang silinder pengupas MLT 78 kg.m/s Gaya pengupasan Fk 2 pengupasan, maka dapat dituliskan fungsi persentase penguL diuji adalah lada varietas Bengkayang dalam keadaan yang MLT 7 kg.m/s Gaya pengupasan Fk m L 8 Panjang silinder pengupas B Variabel tak bebas B Panjang Variabel tak bebas B Variabel tak bebas dituliskan persentase pengupasan sebagai berikut: L m L 8fungsi silinder pengupas pasan sebagai masih segar. Data yang diamati meliputi kecepatan putar B Variabelberikut: tak bebas pengupasan p % 1 Variabel Persentase pengupasan pk % 1 Persentase pengupasan11 Persentase p % k B Persentase tak bebas k pengupasan p % k mesin, lebar celah, panjang silinder, torsi, jumlah lada terku f2 IPersentase ,D , U bpengupasan , v, s, kerusakan P, F 1 pk p-r % -% Persentase pr % (1) 2 Persentase kerusakan 22 p k Persentase pbPersentase %k , Lp r ............................................ r kerusakan kerusakan -% pas dan jumlah lada rusak. 2 Persentase kerusakan pr % c d e f h i a b g Percobaan dilakukan pada tiga kecepatan putar pengu (2)maka C a Berdasarkan p k Ivariabel Db Uyang v yang smempengaruhi P F 1 ...................................... Berdasarkan pengupasan, dapa k L persentase b variabel Berdasarkan variabel mempengaruhi persentase pengupa yang mempengaruhi persentase p Berdasarkan variabel yang mempengaruhi persentase pengupasan, maka dapat Berdasarkan variabel yang mempengaruhi persentase pengupasan, m pasan (352, 480 dan 524 rpm), tiga lebar celah pengupasan dituliskan fungsi persentase pengupasan sebagai berikut: fungsi persentase pengupasan sebagai berikut: dituliskan fungsi persentase pengupasan sebagai berikut: dituliskan fungsi persentase pengupasan sebagai berikut: Berdasarkan ketentuan teori phi-Buckingham maka persamaan dituliskan fungsi persentase pengupasan berikut: (3,8, 3,2 dan 2,7 mm), dan tiga panjang silinder pengupas (5, dituliskan teorisebagai phi-Buckingham maka I , Db , U b , v, s, P , Fketentuan p k f Berdasarkan (1) k , L ........................................................................ 7,5 dan 10 cm), dengan masing-masingpdilakukan pf k Ip,kD ftersebut Idimensi D bbI,,,UvD ,sbv,,,P sU ,,bPF , vkF,k sL , ,L ke ........................................................................ persamaan dalam bentuk notasi dimensi p a notasi , U ............................................................ f , P , F , L ................................................ f I , Dpengulan (1) b, ditransfer b sebagai berikut: k k b , U b , v, s, P , Fbentuk k , L k ........................................................................ c d h b e f g i C 1 .................................................................. (2) a p k I Dberikut: b U b v s P Fk L gan sebanyak 3 kali. sebagai a b c d e f g dhk hf Li i g -1 f g -2 h i aC aabp k Icb D a bdbUcbe vcf s gP d-3 eF 1 ]he.................................................................. a b c d e f h i i g a b c -3 d -1 e f g -2 h i [0] [L] [ML ] [LT [L] [0] [MLT ] [L] ............ [0] C p I D U v s P F L 1 ...................................................... C p I D U v s P F L 1 .......................................... Pengujian dilakukan dengan memasukkan lada seberat Ca pk I D U v s P F L 1 .................................................................. (2) Berdasarkan teori phi-Buckingham persamaan [0] a[0] [ML [L] [0] [MLTtersebut ] [L] ditransfer (3) ke dalam a k ketentuan b k [L] b b b ] k [LT ] maka k b b k Berdasarkan ketentuan teori phi-Buckingham maka persamaan tersebut ditransfe 0,2 kg untuk setiap kombinasi perlakuan ke dalam hop- bentuk notasi dimensi sebagai berikut: Selanjutnya dilakukan pemilihan kelompok variabel guna me ketentuan teori phi-Buckingham maka persamaan tersebut d Berdasarkan ketentuan teori tersebut phi-Buckingham maka persamaan ter Berdasarkan ketentuan teoriBerdasarkan phi-Buckingham maka persamaan ditransfer ke dalam a -3 d -1 e per. Parameter kinerja yang diamati dan dianalisis meliputi bentuk notasi dimensi sebagai dilakukan variabel [0]bSelanjutnya [L]c [ML ] [LT ] [L]f berikut: [0]g pemilihan [MLT-2]h[L]i kelompok ........................................ (3) [0] adimensi b cdimensi -3 d sebagai -1 e -2 h i lebih dari nol, dan diperoleh tak berdime bentuk notasi sebagai berikut: bentuk notasi berikut: bentuk notasi sebagai berikut: persentase lada yang terkupas, persentase ladadimensi yang rusak, gu nbesar a [0] mendapatkan nilai determinan lebih besar dari nol, nilai dan [0] [L]pemilihan [ML ] [LT ] [L]fvariabel [0]gbilangan-bilangan [MLT ] [L] ........................................ Selanjutnya dilakukan kelompok guna mendapatkan determina b g bilangan-bilangan -1 f -1 eg -2 h i ac b-2 -3 -3 edtak berdimensi f g -2 h i a b c -3 d -1 edipaer f oleh h cd i dan kapasitas kerja mesin. di bawah ini: [0] [L] [ML ] [LT ] [L] [0] [MLT ] [L] ............................ [0] [0] [L] [ML ] [LT ] [L] [0] [MLT ] [L] ................ [0] Selanjutnya dilakukan pemilihan kelompok variabel guna mendapatkan ] [L] [0] [MLT ] [L] ........................................ (3) [0] [0] [L] [ML ] [LT lebih besar dari nol, dan diperoleh bilangan-bilangan § ini:F nilai · § s · tak berdimensi di bawah
p ,S
S
¨
I,S
¸, S
P, S
¨ ©¨ D b¸
k
¸, ¹
1 dilakukan kvariabel 2 dan 3 mendapatkan 4 nilai lebih besar dari nol, bilangan-bilangan di·2bawah 5 ¨ ¸§kelompok 2 ini: Selanjutnya pemilihan kelompok guna ·tak berdimensi ¨§ mendapatkan ¸ Selanjutnya dilakukan variabel mend dilakukan pemilihan kelompok guna determinan § sdiperoleh · pemilihan Fvariabel Lguna Analisis persentase pengupasanSelanjutnya dan kerusakan k ¸ , dan S ¨D¸ U v ¸, S S p ,S I,S ¨ P©, D S b ¹¨ 1
k
2
¨
3
¸
4
5
¨
¸
6
b
Db ¹ § s · Db U b v§ ¹ Fk · © b¹ § Lbaw · ©tak lebih besar dari nol, bilangan-bilangan di lebih nol, takSberdimens lebih dan besarkerusakan dari nol, dilaku dan diperoleh bilangan-bilangan berdimensi bawah ¸ , dan ¨¨ diperoleh ¨¨ ¸¸ , S 4 diP©bilangan-bilangan ¸¸ Analisis persentase pengupasan S 1besar p k , dari Sdan Idiperoleh , S 3dan , S 5 ¨ ini:2tak berdimensi 2 6 2 ¸ ¨ D D Db U b v ¹ S 2 sampai S 6 , ©dinyatakan dengan: ©S 6 ,b dinyatakan © b¹ ¹ dengandengan: sebagai fungsi Sfungsi 1 sebagai kan dengan menentukan variabel bebas bahan dan variabel S 1 S 2 sampai dengan · § F§k s ·· § s · § L §· Fk § · Fk § s · ¨¸ , S 5dengan: ¨ ¸ , dan S¸6, da ¸¸ S¨S46 , Sdinyatakan ¸¸P6, ,dinyatakan I¨¨ , dengan S2 dengan SS¨¨4 5 Pdengan: fungsi p k , S 2 I ,ber S 3 ¨¨ SSS¸¸111,sebagai Sf 4p Sk2S,, SPS ,,2SS4p,5SkI5,S,,SS2¨S6sampai sebagai bebas mesin. Variabel bebas bahan yangS 1diperhitungkan 13fungsi 2 3sampai 3¸¸ , dan 2 2 2 ¨ 2 ¸ 2 ¨ ¸ ¨ ¨ S 1 f S 2 , S©3 D , Sb 4 U,©SbD D v5 b, S¹¹ 6 © D b ¹ © Db ©¹ Db U b v© D¹b U b v ¸¹ pengaruh terhadap persentase pengupasan meliputi kebulatan © b ¹ S 1 f Sbahwa , Sseragam dan P adalah konstan, maka setelah persamaa Dengan menganggap 2 , S 3 , Snilai 4 ,S 5I 6 Dengan menganggap bahwa nilai seragam dan P µ adalah ada konst (sphericity), diameter dan massa jenis lada, sedangkan Iφ seragam dan Dengan menganggap bahwa nilai Stersebut sebagai fungsi S sampai dengan Sfungsi dengan: S sebagai fungsi S sampai dengan S 6P, adalah dinyatakan dengan: S 1 sebagai fungsi S 2 varia sampai S , dinyatakan dengan: 1dengan 2 6 , dinyatakan 1 2 6 sebaga diselesaikan, diperoleh persamaan persentase pengupasan (pk) setelah I seragam dan konstan, maka Dengan menganggap nilai lah konstan, maka bahwa setelah persamaan tersebut diselesaikan, bel bebas mesin meliputi kecepatan linier pengupasan, lebar berikut: tersebut diselesaikan, diperoleh persamaan fungsi persentas tersebut fungsi persentase pengupasan (p f SSdiselesaikan, , S 3 f, S S4 2, S, S5diperoleh S, S6 4 , S 5persentase , Spersamaan f S 2 , S dan , S 5 , S 6 Sdiperoleh pengupasan (pk) seba celah, koefisien gesek pengupas, gaya Spengupasan 1 21persamaan 3,fungsi 6 1 3 , S 4pan ª s Fk L º gai berikut: jang silinder pengupas (Tabel 1). Variabel-variabel tersebut berikut: berikut: (4) pIkDengan f « , menganggap , » .......................................................................... I seragam dan P adalah maka menganggap bahwa 2 I seragam dan P konstan, adalah konstan bahwa nilaimaka seragam konstan, setelah persamaan Dengan menganggap bahwaDengan nilai Db ¼» nilai U vP2 adalah ¬« Db Ddan digunakan untuk memprediksi persentase pengupasan dan ªb s b Fk L º .......................................................................... p k f diselesaikan, , diperoleh , diperoleh «ªfungsi » persamaan ºpersamaan tersebut diselesaikan, fungsi persentase pengupa (4) tersebut persamaan fungsi persentase 2 persentase kerusakan. ) sebagai tersebut diselesaikan, diperoleh persamaan (pkpersentase L pengupasan Dengan cara yang fungsi kerusakan (pr D ssama, D Umaka vF2 k Ddiperoleh
pk
f«¬«
b
,b
b
b
»¼ ,
2
2
» ..............................................
2 sebagai berikut: Db ¼» berikut: berikut: berikut: Dbsama, U b v maka « Db yang Dengan persamaanpersamaan fungsi persentase ker Dengan¬cara cara yang sama, diperoleh maka diperoleh Tabel 1. Variabel yang mempengaruhi persentase pengu sebagai berikut: ª s ªFskerusakan ª s F Lk º (pr) sebagai F L º si persentase berikut: persamaan fung L º fung pasan dan kerusakan Dengan diperoleh f «p k , cara f «2 k yang , 2 , 2 sama, , maka (4) pk f « , 2 k 2 , » 2 .............................................................. » .................................................. » p k.......................................................................... D D D D D D D v U D v U D v U « b ª b¬« b » º b ¼» » b ¼ ¬ b b b¼ b b ¬« b F sebagai berikut:s L No Variabel Simbol Satuan Dimensi p r f « , 2 k 2 , » ....................................................... (5) fungsi Dengan cara¬« D yang persamaan fungsi Db ¼» diperoleh Dengan yangmaka sama, maka diperoleh persamaan Dengan cara yang sama, maka diperoleh persamaan fungsi persentase kerusakan (pr) persenta Dsama, A Variabel bebas b cara b Ubv
I
Bahan
1 2 3
Sphericity Diameter bahan Massa jenis bahan
sebagai berikut: Ф Db ρb
m kg/m3
L ML-3
2
sebagai sebagai berikut: berikut: Analisis kapasitas kerja mesin Analisis kapasitas kerja mesin Analisis kapasitas kerja mesin dilakukan dengan me Analisis kapasitas kerja mesin dilakukan dengan menentukan nentukan variabel-variabel yang diperhitungkan berpengaruh. diperhitungkan Variabel bebas bahan (sphericimeliputi diameter, Variabel bebasberpengaruh. bahan meliputi diameter, kebulatan ty) massa dan massa sedangkan variabel bebas mesin me kecepa dan jenisjenis lada,lada, sedangkan variabel bebas mesin meliputi
koefisien gesek pengupas, gaya pengupasan dan panjang silinder
Variabel-variabel tersebut digunakan untuk memprediksikan 133kapasitas Berdasarkan variabel yang mempengaruhi kapasitas kerja dituliskan fungsi kapasitas kerja sebagai berikut:
persamaan fungsi kapasitas kerja mesin sebagai berikut: ª s F L º f« , 2 k 2, » D D b » ¬« b Db U b v ¼
p r
..........................................................................
Kp
ª s F L º f« , 2 k 2, » ............................................................. Vol. 31, No. 2, Mei 2011 Db »¼ Db U b v «¬ Db Db U b v AGRITECH, Diasumsikan bahwa nilai I seragam dan P adalah konstan. Dengan mekanisme (5) 2
ª s bilangan tak berdimensi dan setelah persamaan tersebut diselesaikan, ma Fk L º (5) p r kapasitas f « , kerja , » .......................................................................... Analisis mesin 2 2 Db »¼ lebar celah, koefisien gesek pengupas, liputi kecepatan «¬ Db Db U b v linier, HASIL persamaan fungsiPEMBAHASAN kapasitas kerja mesin sebagai berikut: HASIL DAN DAN PEMBAHASAN Analisis kapasitas kerja mesin dilakukan dengan menentukan variabel-variabel yang
gaya pengupasan dan panjang silinder pengupas (Tabel 2).
ª s K p Analisis diperhitungkan berpengaruh. Variabel bebas bahan meliputi diameter, kebulatan (sphericity) Analisis F L º dilakukan kinerja mesin dilakukan untuk memprediksi pengaruh v untuk memprediksi Variabel-variabel tersebut digunakan untuk memprediksikan , 2 k mesin , f « kinerja Analisis kapasitas kerja mesin » ....................................................................... 2 2 dan massa jenis lada, sedangkan variabel bebas mesin meliputi kecepatan linier, lebar celah, D D D U U D v v « » b b ¼ pengaruh yaitu kecepatan putar, lebar celah terhadap b b b mesin b ¬ lebar kapasitas kerja kerja mesin. kecepatan putar,variabel celah dan panjang silinder pengupas Analisis kapasitas mesin dilakukan dengan menentukan variabel-variabel yang koefisien gesek pengupas, gaya pengupasan danmempengaruhi panjang silinder pengupas (Tabel 2). dan panjang silinder pengupas terhadap kinerja mesin yaitu Berdasarkan variabel yang kapasitas diperhitungkan berpengaruh. Variabel bebas bahan meliputi diameter, kebulatan (sphericity) pengupasan, persentase kerusakan dan dan kapasitas kerja alat. A Variabel-variabel tersebut digunakan memprediksikan kapasitas kerja mesin. persentase pengupasan, persentase kerusakan kapasitas kerjajenis mesin, maka dapat dituliskan fungsi kapasitas kerja se persentase ª slada, º untuk Fk Lvariabel dan massa sedangkan bebas mesin meliputi kecepatan linier, lebar celah,HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................... (5) p f , , « » mempengaruhi kapasitas kerja mesin, maka dapat kerja alat. Analisis hasil kinerja mesin dilakukan melalui r Berdasarkan variabel yang 2 bagai berikut: Db »¼pengupasan mesin dilakukan melalui persamaan prediksi menggunakan analisi Db U b v 2 gaya «¬ Dbpengupas, koefisien gesek dan panjang silinder pengupas (Tabel 2). Analisisprediksi kinerja mesin dilakukan analisis untuk memprediksi variabe dituliskan fungsi kapasitas kerja sebagai berikut: persamaan menggunakan dimensi depengaruh ngan Variabel-variabel tersebut digunakan untuk memprediksikan kapasitas kerja mesin. mengambil data-data yang berhubungan dengan kinerja mesin, m K p f I , D b , U b , v, s, P , Fk , L ..................................................................... putar, lebar celah panjang silinder terhadap kinerja mengambil data-data yang dan berhubungan denganpengupas kinerja me (6) (6) kecepatan Berdasarkan yang mempengaruhi kapasitas kerja mesin, maka dapat Analisis kapasitas variabel kerja mesin sin, menentukan nilai π, membandingkan nilai antar π danalat. Analisis a b c d e f h i membandingkan nilai antar ʌ dan mencari persamaan akhir kinerja mesin c d e f g h i a b g C a K fungsi U b v s kerja P Fk sebagai L 1 Ca Kp Ɏ Db ȡb v s ȝ Fk l = 1 ......... Dbkapasitas (7) (7) persentase pengupasan, persentase kerusakan dan kapasitas kerja p I dituliskan berikut: Analisis kapasitas kerja mesin dilakukan dengan menentukan variabel-variabelmencari yang persamaan akhir kinerja mesin.
mesin dilakukan melalui persamaan prediksi menggunakan analisis dim
K p f I , Db , U b , v, s, P , Fk , L ..................................................................... diperhitungkan berpengaruh. Variabel bebas bahan meliputi diameter, kebulatan(6) (sphericity)
Selanjutnya persamaan tersebut ditransfer ke dalam bentuk notasi dimensi sebagai berikut:
c -3 dpersamaan -1 e -2 h ditransfer i ke dalam (8) mengambil [MT-1]aaSelanjutnya [0]b [L] ] [L]f [0]gtersebut data-data yang berhubungan dengan kinerja mesin, menentu c d [ML h c] [L] d e ................................. a[MLT e f ]g [LT pengupasan Kinerja pengupasan 1 Ca Kp C a K pjenis I b Dlada, s P Fk Livariabel Ɏb Dmesin sf ȝg Fkhkecepatan li = 1 ......... (7) dan massa sedangkan bebas linier, lebar Kinerja celah, b ȡb vmeliputi b Ub v
bentuk notasi dimensi sebagai berikut:
membandingkan nilai antar ʌ dan mencari persamaan akhir kinerja mesin.
koefisien gesek pengupas, pengupasan panjang silindersebagai pengupas (Tabel 2). tahap Pada pertama tahap pertama dilakukan analisis hubungan antarparameter Selanjutnya persamaan tersebutgaya ditransfer ke dalam dan bentuk notasi dimensi berikut: Pada dilakukan analisis hubungan antar Tabel 2. Variabel yang mempengaruhi kapasitas kerja mesin c f [MT-1]a [0]b [L] [ML-3digunakan ]d [LT-1]e [L] [0]g memprediksikan [MLT-2]h [L]i ................................. (8) Variabel-variabel tersebut untuk kapasitas kerja mesin. (8)
s
parameter secara tunggal yaitu antara parameter π1 dengan π2, No Variabel Simbol Satuan Dimensi antara parameter S dengan S , S dengan S , dan S dengan S 4 . 1 1 3 dengan π3, dan dengan π24. Persamaan prediksi akhir1 per Kinerja pengupasan A Variabel bebas Berdasarkan variabel yang mempengaruhi kapasitas kerja mesin, maka πdapat 1 I Bahan sentase pengupasan diperoleh dengan terlebih dahulu melaku 2. Variabel mempengaruhi kerja mesin akhir persentase pengupasan diperoleh dengan terlebih dahulu melakukan Tabel 2. Tabel Variabel yang mempengaruhi kapasitas mesin Pada tahap pertama dilakukan analisis hubungan antar parameter secara dituliskan kapasitas kerja yang sebagai berikut:Ɏ kapasitas - kerja 1 fungsi Sphericity kan logaritma terhadap nilai π, dilanjutkan regresi linier ber m L 2 Diameter bahan Db No Variabel Simbol Satuan Dimensi (6)dilanjutkan I , Dbjenis K3Ap fMassa , Ubebas , v, s, P , Fk , L ..................................................................... S dengan S 2berganda , S 1 dengan S 3analisis , dan S 1antilog dengan S 4 . Persam antara parameterregresi ȡb kg/m3 ML-3 nilai ʌ, b bahan linier d Variabel ganda dan analisis1 antilog terhadap datadan yang diperoleh. Dari terhadap No Variabel Simbol Satuan Dimensi II Mesin I Bahan a b c d e f h i -1 c d e f g h i a b g vɎ Db ȡb v m/s akhir persentase pengupasan diperoleh dengan terlebih dahulu melakukan logar C41aA K p Kecepatan ISphericity Db U b linier v bebas s P Fk L 1 Ca Kp Ɏ s- ȝ Fk l =LT 1- ......... (7) analisis hasil analisis nilai nilai πʌ diperoleh persamaan: Dari hasil diperoleh persamaan: Variabel 52
Lebar celah Diameter bahan
sb D
m m
7II
Gaya Mesinpengupasan
Fk
kg.m/s
LL
-3 -sebagai 63I persamaan - 3 dimensi Koefisien gesek pengupas ȝ nilai ʌ, dilanjutkan regresi berganda dan analisis antilog terhadap data ya ȡb bentuk kg/m ML Massa jenis bahan 0, 662 linier 0, 073 0, 549 Bahan Selanjutnya tersebut ditransfer ke dalam notasi berikut: 2 -2
MLT
b c -3 d LvФ -2]h [L]im/s L -1 841 -1]aPanjang silinder [MT [0] [L] [MLpengupas ] [LT-1]e [L]f [0]g [MLT -m................................. -LT Sphericity Kecepatan linier
S1
230 ,14 u S 2
uS3
uS 4
Dari (8) hasil analisis nilai ʌ diperoleh persamaan:
………………………… (10)
B5 tak bebas L-1 dengan koefisien determinasi Lebar celah s 2 Variabel D mm L Diameter bahan 0, 662 R-Sq 0, 073 = 32,3% 0, 549 dan R-Sq(adj) = 23,4% 16 Kapasitas Kp kg/s MT S 1 koefisien 230,14 u Sdeterminasi u S 3 R-Sq u S 4 = 32,3% ……………………………… Koefisien kerja gesek pengupas ȝb 2 dengan dan R-Sq(adj) 32 -3 -2 3 ρ kg/m ML Massa jenis bahan MLT 7 kg.m/s kerja mesin Gaya pengupasan Fk b Tabel 2. Variabel yang mempengaruhi kapasitas Dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama ke dalam persamaa = 23,4% L m L 8 Panjang silinder pengupas Dari hasil pemilihan variabel untuk mendapatkan nilai determinan lebih besar daridengan koefisien determinasi R-Sq = 32,3% dan R-Sq(adj) = 23,4% Mesinkelompok BII Variabel takVariabel bebas No Simbol Satuan Dimensi Dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama ke -1 persamaan prediksi persentase pengupasan akhir: Kapasitas kerja Kp kg/s MT Dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama ke dalam persamaan di a nol, diperoleh bilangan-bilangan A1 Variabel bebas tak berdimensi berikut: -1
4
Kecepatan linier
v
m/s
LT
dalam persamaan di atas diperoleh persamaan prediksi per I Bahan § s · persamaan prediksi persentase akhir: 5 KSphericity Lebar celah s Ɏ§¨ Fk m ·¸ , dan L§¨ L ·¸ p - S lebih sentase pengupasan akhir: pengupasan ¨ ¸ , S I , S , S P , S 11 pemilihan S Dari hasil kelompok variabel untuk mendapatkan nilai determinan besar dari 2 3 6 5 0 , 073 2 2 ¨D ¸ 4 ¨ ¸ 0 , 662 0 , 549 26 DbDiameter bahan Ubv Koefisien gesek pengupas μ D¨©b Db U b v-2 ¸¹ m 3 - © Db ¹ L -3 © b¹ § Fk · § s · § l · nol, diperoleh bilangan-bilangan ȡb kg/m 3 Massa jenis bahan tak berdimensi berikut: ¨ ¸ 0 , 073 2 -2 ML ¸ 0,662 ¨ ¸0,549 ......................................... p k 230,14.¨¨ 7 Gaya pengupasan Fk kg.m/s MLT II Mesin Db.§¨ ¸¹s ·¸ ¨© D§¨ b 2 UFbkv 2 ¸¹·¸ ¨©§¨ Dl b ·¸¸¹ § Fk m · KPanjang © § s · § L · -1 .................................................... p 230 , 14 p (11) 8 silinder pengupas L L k 2 ¨D ¸ ¨D ¸ ¸ , m/s Kecepatan ¸¸ , S 4 P , S 5 v ¨ 2 ¸¸LT ¨ D U v2 ¸ , S 2 linier I , S 3 ¨¨ dan S 6 ¨¨ S41 2 2 ¸ ¨ © b¹ © b¹ © b b ¹ U b v celah © Db ¹ © Db ¹ L 5 DbLebar s © Db U b v ¹ m Dari hasil prediksi di atas diperoleh koefisien determinasi2 (R2) ya Variabelgesek tak pengupas bebas 6B Koefisien ȝ Dari hasil prediksi di atas diperoleh koefisien determinasi (R ) yang ren 2 -2 MLT 7 kg.m/s Gaya pengupasan Fk Dari hasil prediksi di atas untuk diperoleh koefisien determi -1 1 Kapasitas kerja Kp kg/s MT diinginkan, dapat dicari alternatif mendapatkan koefisien deter L m L 8 Panjang silinder pengupas diinginkan, dapat rendah. dicari alternatif untuk mendapatkan koefisien 2 nasi (R ) yang Apabila diinginkan, dapat dicari al determinas B Variabel tak bebas -1 tanpa menghilangkan variabel pada mesin.Persamaan Persamaan prediksi 1 Kapasitas kerja Kp kg/s MT tanpa menghilangkan variabelutama utama pada mesin. prediksi ini da ternatif untuk mendapatkan koefisien determinasi yang tinggi
Dari hasil pemilihan kelompok variabel untuk menda tanpa menghilangkan variabel utamasebagai pada mesin. Persamaan dengan metode regresi ganda kuadratik berikut: dengan metode regresi ganda kuadratik sebagai berikut: patkan nilai determinan lebihuntuk besarmendapatkan dari nol, diperoleh bilanglebih Dari hasil pemilihan kelompok variabel nilai determinan besar dari 2 prediksi ini dapat diperoleh dengan metode regresi 2ganda 32 .............. 2 + 1446.ʌ 1 = -+300 2 + 0,764.ʌ3 - 19,3.ʌ4 + 28,5.ʌ2.ʌ4 - 1496.ʌ2 - 0,00178.ʌ an-bilangan tak berdimensi berikut: ʌ1 = - ʌ300 1446.ʌ 2 + 0,764.ʌ3 - 19,3.ʌ4 + 28,5.ʌ2.ʌ4 - 1496.ʌ2 - 0,00178.ʌ3 ... nol, diperoleh bilangan-bilangan tak berdimensi berikut: kuadratik sebagai berikut: Kp
S1
2
Db U b v
, S2
I , S3
§ s ¨¨ © Db
· ¸¸ , S 4 ¹
P , S5
§ Fk ¨ ¨ D 2U v2 © b b
· ¸ , dan S 6 ¸ ¹
dengan R-Sq = 84.4% dan R-Sq(adj) = 79.7%
dengan = 84.4% R-Sq(adj) = 79.7% § L · π R-Sq = - 300 + 1446.πdan + 0,764.π - 19,3.π + ¨¨ ¸¸ © Db ¹
1
2
3
4
28,5.π2.π4 - 1496.π22 - 0,00178.π32 . ......................... (12) dengan R-Sq = 84.4% dan R-Sq(adj) = 79.7%
Diasumsikan bahwa nilai φ seragam dan µ adalah kon Denganmensubstitusikan mensubstitusikan variabel-variabel Dengan variabel-variabel utama keutama ke stan. Dengan mekanisme bilangan tak konstan. berdi Dengan mekanisme Diasumsikan bahwa nilaipenyelesaian I seragam dan P adalah penyelesaian dalam persamaan diatas diperoleh persenpada mesi diperoleh persamaan prediksi persamaan persentaseprediksi pengupasan mensi dan setelah persamaan tersebut diselesaikan, maka tase pengupasan pada mesin pengupas lada tipe diatas silinder pu bilangan tak berdimensi dan setelah persamaan tersebut diselesaikan, maka Dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama kediperoleh dalam persamaan diperoleh persamaan fungsi kapasitas kerja mesin sebagai putaran vertikal sebagai berikut: taran vertikal sebagai berikut: berikut:
persamaan fungsidiperoleh kapasitas persamaan kerja mesin prediksi sebagai berikut: persentase pengupasan pada mesin pengupas lada tipe silinder
Kp 2
Db U b v
§s
·
§ Fk
·
§L
·
§s
·§ L
·
§
pk 300 1446¨ ¸ 19,3¨ ¸ 0,764¨¨ ¸ 28,5¨ D(13) ¸¨ ¸ 1496¨ 2 2¸ ª s putaran F vertikal L º sebagai berikut: © Db ¹ © Db ¹ © b ¹© Db ¹ © © Db Ub v ¹ (9) f« , 2 k 2, » ........................................................................... (9) 2 2 «¬ Db Db U b v D » § Fk · § Fk persentase · (13) § bs ¼ · §L · § s Dari ·§ L ·kedua§ s persamaan · pengupasan yang pk
300 1446¨ ¸ 0,764¨¨ © Db ¹ ©
¸ 19,3¨ ¸ 28,5¨ D ¸¨ D ¸ 1496¨ D ¸ 0,0018¨¨ 2 Db Ub v 2 ¸¹ © Db ¹ © b ¹© b ¹ © b¹ ©
¸ 2 Db Ub v 2 ¸¹
persamaan yang ingin digunakan. Pada Gambar 2 disajikan hub Dari kedua persamaan persentase pengupasan yang dihasilkan, dapat dipilih HASIL DAN PEMBAHASAN hasil pengamatan dengan persentase pengupasan hasil predik 134 Analisis kinerja persamaan ingin digunakan. Pada Gambar 2 disajikan persentase pengupasan mesinyang dilakukan untuk memprediksi pengaruh variabelhubungan mesin yaitu (13). Hubungan matematis antara persentase pengupasan h dengansilinder persentase pengupasan prediksi persamaan kecepatan putar, hasil lebar pengamatan celah dan panjang pengupas terhadaphasil kinerja mesin menggunakan yaitu persentase pengupasan hasil prediksi (X) ditunjukkan dengan pe
gan mensubstitusikan variabel-variabel utama ke dalam persamaan diatas 3 , 77 pr
persamaan prediksi persentase pengupasan pada mesin pengupas
· § Fk · 0,025 §¨ s ¨¨ ¸ 2 2 ¸ ¸ D v U lada tipe b ¹ © Dsilinder b b ¹ ©
0 , 085
§L · ¨ D ¸ b ¹ ©
rtikal sebagai berikut:
2 , 01
..................................................
0 , 085
3 , 77 2 , 01 · hasil§ Lobservasi § Fkerusakan Hubungan matematisp antara persentase (Y) terhadap pe · · 0,025 §¨ s ¸¸ ¨¨ k ¨ D ¸ 2, ................................... ¸ AGRITECH, 2 r 2 Vol. 31, No. Mei 2011 D D v U b b © ¹ © ¹ b b ¹ © 2 kerusakan hasil prediksi (X) ditunjukkan dengan persamaan: 2 §F · §F · (13) 46§¨ s ·¸ 0,764¨¨ k 2 2 ¸¸ 19,3§¨ L ·¸ 28,5§¨ s ·¸§¨ L ·¸ 1496§¨ s ·¸ 0,0018¨¨ k 2Hubungan ¸ matematis antara persentase kerusakan hasil observasi (Y) ter 2 ¸ Db X Ub v+ ¹2,64 ......................................................................................................... © Db ¹ © Db ¹ © Db ¹© Db ¹ © Db ¹ Y =© 0,91. © Db Ub v ¹ kerusakan hasil prediksi (X) ditunjukkan denganseperti persamaan: Dari kedua persamaan persentase pengupasan yang koefisien dengan koefisien (R2) =ditunjukkan 0,872, ditunjuk dengan determinasi (R2determinasi ) = 0,872, seperti pada Gambar 3. ri kedua di persamaan persentase pengupasan yang dihasilkan, dapat dipilih hasilkan, dapat dipilih persamaan yang ingin digunakan. kan pada Gambar 3. .......................................................................................... Y = 0,91. X + 2,64 Pada Gambar 2Pada disajikan hubungan persentase pengupas yang ingin digunakan. Gambar 2 disajikan hubungan persentasedengan pengupasan koefisien determinasi (R2) = 0,872, seperti ditunjukkan pada Gamba an hasil pengamatan dengan persentase pengupasan hasil · §F · § · .................................................. (16) p 0,025 ¨§ s ¨¨ ¸ amatan dengan persentase pengupasan hasil prediksi menggunakan persamaan ¸ ¨LD ¸ D U v ¸¹ © D ¹ © ¹ prediksi menggunakan persamaan (13). Hubungan matematis © antara persentase observasi hasil (Y) terhadap Hubungan matematis antara persentase kerusakan hasil observasi (Y) terhadap persentase ungan matematis antara pengupasan persentase hasil pengupasan observasi (Y) terhadap persentase pengupasan hasil prediksi (X) ditunjukkan dengan kerusakan hasil prediksi (X) ditunjukkan dengan persamaan: pengupasan hasil prediksi (X) ditunjukkan dengan persamaan: Y = 0,91.X + 2,64 ......................................................................................................... (17) persamaan: dengan X + 0,032 ................................................................................................ koefisien (14) determinasi (R2) = 0,872, seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Y = X + 0,032 . ...................................... (14) 0 , 085
3 , 77
k
r
b
b
2
b
2
2 , 01
b
efisien determinasi (R2) = 0,843
dengan koefisien determinasi (R2) = 0,843
Gambar 3. Gambar Grafik 3. hubungan persentase kerusakan terhadap persen Grafik hubungan persentase kerusakanhasil hasilobservasi observasi terhadap Gambar 3. Grafik hubungan persentase kerusakan hasil observasi terhad kerusakan hasil prediksi menggunakan persamaan 1616 persentase kerusakan hasil prediksi menggunakan persamaan kerusakan hasil prediksi menggunakan persamaan 16
Kapasitas kerja Kapasitas kerja
Kapasitas Gambar 3.kerja Grafik hubungan persentase kerusakan hasil observasi terhadap persentase
kerusakan hasil prediksi menggunakan persamaan 16 Hasil analisis Hasil nilai analisis ʌ untuk kapasitas kerja mesinkerja memperoleh persamaan nilai untuk kapasitas mesin mem Hasil analisis nilai ʌπ untuk kapasitas kerja mesin memperoleh pe Kapasitas kerja peroleh persamaan prediksi berikut : berikut : berikut : -0,01 -2,31mesin memperoleh persamaan prediksi Hasil nilai ʌ0,406 untuk π1 =analisis 5,794 x π0,406 x πkapasitas x πkerja .......................... (18) 3 4 -0,01 -2,31 ʌ1 = 5,794 x ʌʌ20,406 x ʌ3-0,01 x2 ʌ4-2,31 ........................................................................... = 5,794 x ʌ x ʌ x ʌ ............................................................ 1 2 3 4 berikut : R-Sq = 78.7% R-Sq(adj) = 75.9% dengan 0,406 = -0,01 dengan R-Sq =dengan 78.7% R-Sq(adj) =x ʌ78.7% R-Sq(adj) = 75.9% ʌ1 =R-Sq 5,794 x ʌ3 75.9% x ʌ4-2,31 ........................................................................... (18) 2
R-Sq = 78.7% R-Sq(adj) = 75.9% variabel-variabel Dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama kedalam ke Dengan dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama kedalam persamaan Dengan mensubstitusikan utama per Dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama kedalam persamaan di atas dalam persamaan di atas diperoleh persamaan prediksi kapa diperoleh persamaan prediksi kapasitas kerja: diperoleh persamaan prediksi kapasitas kerja: diperoleh persamaan prediksi kapasitas kerja: 2. GrafikGambar hubungan persentase pengupasan hasil observasi terhadap persentase sitas kerja: 2. Grafik hubungan persentase pengupasan hasil observasi terhadap
persentase pengupasan hasil prediksi menggunakan persamaan pengupasan hasil prediksi menggunakan persamaan 13 13
Persentase kerusakan e kerusakan
= 5,794. Kp
= 5,794. = 5,794.
5,794 s.D b .U b .v
.
. 0 , 01
.
.
.
................................. (19) (19).................. .
.................................
§ Fk · (20) L.Db 0.U, 01b .v 2 ,31 .......................................................... 0¨, 01 0 , 406 ¸ F 2 , 31 ........................................... .v© v ¹§¨ k ·¸ 2 L , 31.D .U .v
0 , 406
.......................................................... K s.F D b .U ·b 5,794 0 , 406 § (20) b b antara K p 5,794 s.D b .pU b .v L©.D b .vU ¹b .v ¨ kv ¸ kapasitas kerja observasi (Y) terhadap kapasitas kerja Dengan caraanalisis yang sama dengan analisis persentase ¹ gan cara yang sama dengan persentase pengupasan, hasil analisisHubungan nilai© ʌmatematis
matematis antara kerja observasi (Y) terhadap prediksiHubungan (X), seperti ditunjukkan pada Gambarkapasitas 4, dapat dinyatakan dengan persamaan: pengupasan, hasil analisis nilai π untuk persentase kerusakan Hubungan matematis antara kapasitas kerja Hubungan matematis antara kapasitas kerja observasi (Y)observasi terhadap kapasit Y = 0,701. X + 1,56 ....................................................................................................... (21) p prediksi (X), seperti ditunjukkan pada Gambar 4, dapat dinyatakan dengan (Y) terhadap kapasitas kerja prediksi (X), seperti ditunjukkan 2 -3,77 -0,085 2,01 prediksi ( X ), seperti ditunjukkan pada Gambar 4, dapat dinyatakan dengan persamaan dengan koefisien determinasi (R ) = 0,698 0,02455 x ʌ2 x ʌ3 x ʌ4 -3,77 ...................................................................... YGambar (15) dengan persamaan: = 0,701.4,X dapat + 1,56dinyatakan ........................................................................................ π1 = 0,02455 x π2 x π3-0,085 x π42,01 .......... (15)Y = 0,701.pada X + 1,56 ....................................................................................................... 2 Y = 0,701.X + 1,56 .............................................. (21) dengan koefisien determinasi (R ) = 0,698 Sq = 87.2% R-Sq(adj) = 85.5% 2 dengan R-Sq = 87.2% R-Sq(adj) = 85.5% dengan koefisien determinasi (Rdeterminasi ) = 0,698 (R2) = 0,698 dengan koefisien
entase kerusakan prediksi berikut: diperolehdiperoleh persamaanpersamaan prediksi berikut:
ensubstitusikan variabel-variabel utama ke dalam persamaan di atas diperoleh Dengan mensubstitusikan variabel-variabel utama ke
prediksi persentase kerusakan: dalam persamaan di atas diperoleh persamaan prediksi per
Persamaan-persamaan prediksi yang diperoleh tersebut berlaku pada batasan nilai π atau nilai variabel tertentu, seba sentase kerusakan: gai berikut : 0 , 085 3 , 77 2 , 01 · § F § · § · Nilai π2(16) (s/Db) dari 0,4981 samp ai 0,7073, atau lebar .................................................. (16) p r 0,025 ¨ s ¨¨ k ¨LD ¸ ¸ 2 2 ¸ ¸ b ¹ © © Db ¹ © Db U b v ¹ celah dari 2,69 mm sampai 3,82 mm. Nilai π3 (Fk/Db2.ρb.v2) dari 280,67 sampai 126,66, atau putaran dari 352 sampai 524 Hubungan matematis antara persentase kerusakan hasil observasi (Y) terhadap persentase Hubungan matematis antara persentase kerusakan hasil rpm. Nilai π4 (L/Db) dari 9,26 sampai 18,52, atau panjang kerusakan hasil(Y) prediksi (X) ditunjukkan dengan persamaan: observasi terhadap persentase kerusakan hasil prediksi silinder dari 50 mm sampai 100 mm. (X) ditunjukkan persamaan: Y = 0,91. X + 2,64dengan ......................................................................................................... Analisis(17) kesesuaian persamaan prediksi kinerja mesin 2 dilakukan berdasarkan uji t berpasangan (paired t-test) antara Y = 0,91.X + 2,64 .................................................. (17) dengan koefisien determinasi (R ) = 0,872, seperti ditunjukkan pada Gambar 3. 135
umum akan menurunkan persentase pengupasan. Penggunaan panjang silinder kurang dari 5
AGRITECH, Vol. 31, No. 2, Mei 2011
cm pada lebar celah 3,21 mm dan 2,69 mm dari hasil simulasi menunjukkan kecenderungan peningkatan. Prediksi kerusakan menunjukkan bahwa secara umum pengurangan panjang silinder pengupas dan penambahan lebar celah dapat mengurangi persentase kerusakan lada,
kerja mesin dengan yang berhubung sedangkan kecepatan putar menentukan silinder pengupas parameter tidak signifikan pengaruhnya, walaupun
an dengankecepatan kinerjaputar mesin. pengurangan cenderung menurunkan persentase kerusakan lada. Prediksi kapasitas kerja mesin menunjukkan secara umum pengurangan panjang silinder,
KESIMPULAN DAN SARAN penambahan lebar celah dan kecepatan akan meningkatkan kapasitas kerja mesin.
Persamaan prediksi yang dihasilkan selanjutnya dapat digunakan untuk mengatur dan
Analisis kinerja terhadap mesin pengupas lada tipe si linder putaran vertikal telah dilakukan dengan menggunakan kerja mesin dengan menentukan parameter yang berhubungan dengan kinerja mesin. pendekatan analisis dimensi untuk mendapatkan persamaan matematis yang dapat digunakan untuk memprediksi kinerja KESIMPULAN DAN SARAN mesin. Darikinerja hasilterhadap analisis bebas kecepatan Analisis mesindengan pengupas variabel lada tipe silinder putaran vertikal telah silinder (v), lebar celah (s), panjang silinder pengupas (L), dilakukan dengan menggunakan pendekatan analisis dimensi untuk mendapatkan persamaan diameter bahan ), gaya pengupasan (Fk), mesin. dan massa jenis matematis yang dapat (D digunakan untuk memprediksi kinerja Dari hasil analisis b dengan kecepatanpersamaan silinder (v), lebar celah (s), panjang pengupas bahanvariabel (ρb) bebas diperoleh prediksi kinerjasilinder mesin me(L), diameter (Db), gayapengupasan pengupasan (Fk), (p dan ), massa jenis bahan (kerusakan ȡb) diperoleh persamaan liputi bahan persentase persentase (pr) k prediksi kinerja mesin meliputi persentase k), persentase dan kapasitas kerja mesin (Kp)pengupasan sebagai(pberikut : kerusakan (pr) dan memilih kinerja mesin yaitu persentase pengupasan, persentase kerusakan dan kapasitas
kapasitas kerja mesin (Kp) sebagai berikut : pk
pr
2 · §F · §F 300 1446§¨ s ·¸ 0,764¨¨ k 2 ¸ ¸ 19,3§¨ L ·¸ 28,5§¨ s ·¸§¨ L ·¸ 1496§¨ s ·¸ 0,0018¨¨ k 2 2¸ 2¸ © Db ¹ © Db ¹© Db ¹ © Db ¹ © Db ¹ © Db Ub v ¹ © Db Ub v ¹
· 0,025 §¨ s ¸ © Db ¹
3 , 77
· § Fk ¸ ¨¨ 2 D b U b v 2 ¸¹ ©
§ Fk · ¨ v ¸ © ¹
§L · ¨ D ¸ b ¹ ©
0 , 01
2 , 01
fik hubungan kapasitas kerja observasi terhadap kapasitas kerja prediksi L.D .U .v Persamaan-persamaan prediksi berlaku pada batas (s) 2,69 mm sampai 3,82 mm, (v) 352 rpm menggunakan persamaan 20 sampai 524 rpm, dan (L) 50 mm sampai 100 mm. Dari hasil analisis kesesuaian ditunjukkan Gambar 4. Grafik hubungan kapasitas kerja observasi terhadap kapasitas kerja prediksi menggunakan persamaan 20
Kp
5,794 s.D b .U b .v
0 , 085
2
0 , 406
b
b
2 , 31
Persamaan-persamaan prediksi berlaku pada batas (s) bahwa pada batas keberlakuannya persamaan-persamaan yang diperoleh dapat diterima sehingga hasil observasi atau pengamatan dengan hasil prediksi. Ta 2,69 mm sampai 3,82 mm, (v) 352 rpm sampai 524 rpm, dan dapat digunakan untuk memprediksi dan merencanakan kinerja mesin yang diinginkan. bel 3 menyajikan thitungdiperoleh yang diperoleh berdasarkan data persamaan prediksi nilai yang tersebut berlaku pada batasan nilai ʌ Dari hasil analisis kesesuaian (L) Pengembangan 50 mm sampai 100 persamaan lebihmm. lanjut dapat dilakukan dengan memasukkan variabelprediksi dan observasi berbanding nilai ttabel pada df = 26 dan α ditunjukkan bahwa batas keberlakuannya persamaanvariabel mesin maupun bahanpada yang belum dipertimbangkan di dalam penelitian ini seperti tertentu, sebagai berikut = 0,05. Berdasarkan data :Tabel 3, nilai t hitung berada di bawah persamaan yang dapat diterima sehingga dapat misalnya koefisien gesek diperoleh bijian, sudut dan sudut pengumpanan, serta sudut celah dan di alur. nilai t tabel, berarti bahwa analisis kinerja mesin untuk prediksi untuk memprediksi i 0,4981 sampai 0,7073,kerusakan atau lebar celah kerja darimesin 2,69 mmgunakan sampai 3,82 mm. dan merencanakan kinerja mesin persentase pengupasan, dan kapasitas yang diinginkan. tidak berbeda nyata dengan hasil pengamatan, sehingga ben 2 Pengembangan persamaan lebih lanjut dapat dilakukan 280,67 sampai atau putaran dari 352 sampai 524 rpm. b.v ) dari tuk persamaan akhir untuk126,66, prediksi pengupasan, kerusakan dengan memasukkan variabel-variabel mesin maupun bahan kapasitas kerja dapat diterima. ri 9,26 dan sampai 18,52, atau panjang silinder dari 50 mm sampai 100dipertimbangkan mm. yang belum di dalam penelitian ini seperti Hasil prediksi persentase pengupasan menunjukkan misalnya koefisien gesek bijian, sudut dan sudut pengumpan wa penambahanprediksi lebar celahkinerja dan putaran akan mening esuaianbahpersamaan mesin dilakukan an, berdasarkan serta sudut celahuji dan talur. katkan persentase pengupasan sampai batas tertentu kemu dian grafik penurunan, sedangkan penambahan dengan hasil prediksi. ed t-test ) menunjukkan antara hasil observasi atau pengamatan DAFTAR PUSTAKA panjang silinder pengupas secara umum akan menurunkan Chithra G., Mathew S.M., and Deepthi C. (2009). Perfor yang diperoleh data prediksi dan observasi an nilai thitung pengupasan. persentase Penggunaanberdasarkan panjang silinder kurang mance Evaluation of A Power Operated Decorticator for dari 5 cm pada lebar celah 3,21 mm dan 2,69 mm dari hasil pada df = 26 dan Į = 0,05. Berdasarkan data Tabel 3, nilai t berada Producing White Pepper from Black Pepper, Journal of abel hitung simulasi menunjukkan kecenderungan peningkatan. Prediksi Food Process Engineering, Willey Interscience. kerusakan menunjukkan bahwa secara umum pengurangan bahwa analisis kinerjalebar mesin untuk prediksi persentase tabel, berarti panjang silinder pengupas dan penambahan celah dapat Hidayat, T., Risfaheri., Nurdjannah N. (2001). Rancang ba mengurangi persentase kerusakan lada, sedangkan kecepatan alat perontok sakan dan kapasitas kerja mesin tidak berbeda nyata ngun dengan hasillada model aksial, Jurnal Penelitian putar silinder pengupas tidak signifikan pengaruhnya, walau Tanaman Industri, Vol 7, Pusat Penelitian dan Pengem pun pengurangan kecepatan cenderung menurunkan bangan Tanaman Pertanian. ngga bentuk persamaan akhirputar untuk prediksi pengupasan, kerusakan dan persentase kerusakan lada. Prediksi kapasitas kerja mesin Iskandar, A. (1986). Desain Mesin Pengupas Kulit Lada Tipe menunjukkan secara umum pengurangan panjang silinder, pat diterima. Sirip (fin), Skripsi S1 Fateta IPB, Bogor. penambahan lebar celah dan kecepatan akan meningkatkan Tabel 3.kerja Perbandingan nilai thitung dan nilai ttabel kapasitas mesin. Laksmanahardja M.P., dan Rusli S. (1988). Kemungkinan Persamaan prediksi yang dihasilkan selanjutnya dapat pengolahan lada putih dengan alat pengupas kulit buah analisisdigunakant hitung t Kesimpulan untuk mengatur dan memilih kinerja mesin yaitu lada, Makalah pada Seminar Pasca Panen Badan Littabel persentase pengupasan, persentase kerusakan dan kapasitas bang Pertanian, Bogor.
an
n
136
0,03
1,706
t hitung < t tabel, prediksi diterima
- 0,08
1,706
t hitung < t tabel, prediksi diterima
0,03
1,706
t hitung < t tabel, prediksi diterima
AGRITECH, Vol. 31, No. 2, Mei 2011
Purseglove, J.W., Brown, E.G., Green, C.L., and Robbins, S.R.J. (1981). Pepper, Species, Longman, London and New York.
Rubiyanti. (2009). Fermentasi Lada (piper nigrum L.): pe ngaruhnya terhadap kemudahan pengupasan dan kualitas lada yang dihasilkan, Tesis S-2 FTP UGM Yogyakarta.
Risfaheri, Hidayat, T. (2002). Rancang Bangun Alat Pengu pas Lada Terpadu, Buletin Tanaman Rempah dan Obat, Vol. XIII, Bogor.
Suhendra, Rozaq, A., Purwantana, B. (2010). Rancangbangun dan Pengujian Mesin Pengupas Lada (Piper Nigrum L.) Tipe Silinder Putaran Vertikal. Prosiding Seminar Nasional Perhimpunan Teknik Pertanian Indonesia, Pur wokerto 8-10 Juli 2010.
Risfaheri, Hidayat, T., Pandji, M.L. (1992). Pengembangan Alat Pengupas Lada (Tipe Silinder) dengan Sistem Pedal dan Analisis Ekonominya, Buletin Penelitian Tanaman Industri, Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Industri, Bogor.
Usmiati, S. dan Nurdjannah, N. (2006). Pengupasan Kulit Buah Lada dengan Enzime Pektinase, Jurnal Badan PenelitianTanaman Rempah dan Minyak Atsiri, Balai Pe nelitian Tanaman Rempah dan Minyak Atsiri, Bogor.
137
