RANCANG BANGUN ALAT PENYULING MINYAK SERAI DENGAN SISTEM STEAM DISTILATION KAPASITAS 20 ML/JAM LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Spesialisasi Perawatan dan Perbaikan Program Studi Teknik Mekanik
oleh Fadli Ramadhan Lubis NIM: 1105012126
JURUSAN TEKNIK MESIN PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
INTISARI Minyak atsiri merupakan jenis minyak yang dapat digunakan selain sebagai bahan tambahan makanan juga dapat digunakan sebagai bahan baku obat-obatan, kosmetik, wewangian atau lainnya. Salah satunya adalah minyak serai. Salah satu cara untuk memeperoleh minyak serai adalah dengan cara penyulingan. Alat penyuling jenis ini ini menggunakan sistem steam distillation ( penyulingan uap) dengan prinsip kerja yaitu air dipanaskan dalam ketel uap untuk menghasilkan uap yang selanjutnya dialirkan ke tabung penyulingan yang berisi serai. Di dalam tabung penyulingan, uap dialirkan melewati serai sehingga uap mengandung air dan minyak serai. Uap ini kemudian dialirkan lagi menuju pipa kondensat untuk proses kondensasi. Sehingga, setelah pengembunan akan terjadi tetes-tetes air dan itulah yang menjadi hasil yaitu minyak serai. Sebagai bahan baku yang digunakan adalah batang serai yang telah dirajang sebelumnya. Dalam pembahasan laporan tugas akhir ini, penulis membatasi masalah yaitu prinsip kerja alat, komponen beserta perhitungannya, pembuatan alat dan perawatan alat penyuling minyak serai. Kata kunci : alat, penyuling, serai, steam distillation
ABSTRACT Essential oils are oils that can be used not only as food additives but also can be used as a raw material medicines, cosmetics, fragrances, or other. One is lemongrass oil. Refinining process is an appropriate way to obtain lemongrass oil. This type of tool distiller uses a system of steam distillation, with the working principle is water is heated in a boiler to produce steam which is then flowed into distilled kettle containing lemongrass. In the flute kettle, steam flowed past the lemongrass that contains water vapor and lemongrass oil. This vapor then flowed again into the condensate pipe to the condensation process. So that condensation will occur after the drops of water and that is the result of the lemongrass oil. As the raw materials used are chopped lemongrass which have previously. In the discussion of this final report, the authors limit the issues that the working principle of the tool, along with the components of the calculation, tool making and maintenance tools leaves lemon grass distiller. Keywords: tool, refiners, lemongrass, steam distillation
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karuniaNya yang telah memberikan kekuatan, kesehatan dan segala sesuatu sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Serai dengan Sistem Steam Distillation Kapasitas 20 ml/jam” dengan baik dan tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir ini merupakan salah satu mata kuliah yang ada di Jurusan Teknik Mekanik semester VI Politeknik Negeri Medan yang harus diselesaikan sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan diploma tiga (DIII). Secara khusus mata kuliah ini mendapat perhatian yang lebih karena dituntut kemandirian mahasiswa dalam ilmu aplikasi teknik yang selama ini didapat di Politeknik Negeri Medan. Sesuai dengan judulnya maka penulis akan membahas mengenai prinsip kerja, komponen-komponen alat, perhitungan komponen utama alat, gambar rangkaian dan detailnya serta perhitungan analisa biaya. Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M.Syahruddin,S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Kepala Jurusan Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan; 3. Joni Indra,S.T., M.T., Kepala Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 4. Nisfan Bahri, S.T., M.T., Dosen pembimbing yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir; 5. Seluruh Dosen dan Staf Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan; 6. Kedua orangtua tercinta yang selalu memberikan bantuan materil dan moril kepada penulis; 7. Rekan satu tim tugas akhir yang terbaik : Airul Anwar, Timasarianna Simanungkalit, Hasmona Loish E. S. , Samuel El Roy S., terima kasih atas kerja samanya dan kenangan manis selama pengerjaan tugas akhir ini; 8. Rekan-rekan seperjuangan semester VI stambuk 2011. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini belum sempurna. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca apabila
terdapat kesalahan baik dari segi isi dan teknik penulisannya. Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita.
Medan, 25 Agustus 2014 Hormat Penulis,
Fadli Ramadhan Lubis NIM: 1105012126
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .....................................................
i
LEMBAR PERSETUJUAN ...........................................................
ii
LEMBAR PENGESAHAN.............................................................
iii
INTISARI .........................................................................................
iv
ABSTRACT .....................................................................................
v
KATA PENGANTAR .....................................................................
vi
DAFTAR ISI ....................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................
xi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................
1
A. Latar Belakang ......................................................................
1
B. Rumusan Masalah .................................................................
1
C. Tujuan....................................................................................
2
D. Manfaat..................................................................................
2
E. Teknik Pengumpulan Data ....................................................
3
BAB II LANDASAN TEORI .........................................................
4
A. Tanaman Serai
............................................................
4
1. Minyak Serai .............................................................
4
2. Manfaat Minyak Serai ...............................................
5
3. Penyulingan ...............................................................
8
B. Penyulingan ...........................................................................
8
1. Penyulingan dengan Sistem Rebus (Water Distillation) ..................................................
8
2. Penyulingan dengan Air dan Uap (Water and Steam Distillation) .................................
9
3. Penyulingan dengan Uap (Steam Distillation) .........
10
C. Dasar Perhitungan .................................................................
11
1. Dasar Perhitungan pada Ketel Uap ...........................
11
a) Perpindahan Kalor Secara Konveksi pada Ketel Uap ..............................................
11
b) Jumlah Kalor yang Dibutuhkan untuk Memanaskan Air .................................
15
2. Dasar Perhitungan pada Pipa Kondensat .................. a) Logarithmic Methode Temperature Difference (LMTD)..........................................................
15
b) Laju Aliran Perbedaan Kalor (Q) ..................
16
c) Jumlah Kalor yang Diserap oleh Pipa Kondensat ......................................
16
d) Menentukan Jenis Aliran Uap di Dalam Pipa ................................................
18
BAB III PEMBAHASAN................................................................
20
A. Komponen-komponen Alat dan Gambar ..............................
20
1. Ketel Uap.........................................................................
20
2. Tabung Penyulingan ........................................................
21
3. Pipa Kondensat ................................................................
21
4. Tabung Air Pendingin .....................................................
22
5. Termometer .....................................................................
23
6. Pressure Gauge ................................................................
23
B. Perhitungan dan Percobaan ...................................................
24
1. Percobaan 1 .....................................................................
24
2. Percobaaan 2 ...................................................................
29
BAB IV ANALISA BIAYA ............................................................
35
A. Biaya Material .......................................................................
35
B. Biaya Pengerjaan ...................................................................
37
C. Biaya Percobaan ....................................................................
37
BAB V PERAWATAN DAN PERBAIKAN .................................
38
A. Pengertian Perawatan .....................................................
38
B. Perawatan Bagian-bagian Utama Alat ...........................
39
BAB VI PENUTUP .........................................................................
43
A.Simpulan ..........................................................................
43
B.Saran.................................................................................
43
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Tanaman Serai Siap Panen ...............................................
5
Gambar 2. Serai Setelah Dipanen ......................................................
6
Gambar 3. Penyulingan dengan Air dan Uap .....................................
9
Gambar 4. Penyulingan dengan Uap Langsung .................................
10
Gambar 5. Bagan menunjukkan berbagai daerah aliran lapisan-batas di atas plat rata ..............................................................
18
Gambar 6. Profil kecepatan masuk untuk (a) aliran laminar dalam tabung dan (b)aliran turbulen ..................................................
19
Gambar 7. Ketel Uap ..........................................................................
20
Gambar 8. Tabung Penyulingan .........................................................
21
Gambar 9. Pipa Kondensat .................................................................
22
Gambar 10. Tabung Air Pendingin ....................................................
22
Gambar 11. Termometer ....................................................................
23
Gambar 12. Pressure Gauge ...............................................................
23
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Indonesia termasuk negara penghasil minyak atsiri terbesar
dan menjadi
komoditi yang dapat menyumbang devisa negara. Minyak serai merupakan salah satu jenis minyak atsiri yang memiliki pasaran yang bagus dan berdaya saing kuat di pasaran luar negeri. Penggunaannya tidak hanya untuk bahan tambah bumbu masakan tetapi dapat juga dimanfaatkan sebagai pengobatan, bahan kosmetik dan bahan pembuatan parfum. Tetapi tanaman serai ini tampaknya masih banyak yang belum digarap untuk siap diinvestasi. Khususnya di Sumatera Utara, masih banyak petani yang tidak tahu manfaat lain dari tanaman serai ini selain untuk makanan. Oleh karena itu, penulis tertarik untuk membuat alat penyuling minyak serai. Penyulingan merupakan salah satu cara untuk memperoleh minyak atsiri seperti minyak serai. Penyulingan sudah lama dikenal oleh masyarakat Indonesia. Tetapi efisiensi dan hasil rendemen dari alat penyuling berbeda-beda karena ada banyak metode dan sistem penyulingan. Sistem penyulingan uap (steam distilation) ini termasuk yang paling efisien.
B. Rumusan Masalah Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini akan dipaparkan beberapa hal yang mendukung teori-teori yang dijadikan landasan di dalam melaksanakan atau mewujudkan teori tersebut dalam praktik. Untuk memfokuskan pembahasan tersebut maka dirumuskanlah beberapa masalah yang ada pada perencanaan alat tersebut. Batasan-batasan masalah yang dibahas antara lain : 1. Bagaimana prinsip kerja alat penyuling minyak atsiri dengan sistem uap? 2. Apa saja komponen utama alat penyuling minyak atsiri dengan sistem uap? 3. Bagaimana analisa biaya pembuatan alat penyuling minyak atsiri dengan sistem uap? 4. Bagaimana sistem perawatan dan perbaikan alat penyuling minyak atsiri dengan sistem uap?
C. Tujuan
Adapun tujuan dari rancang bangun alat penyuling minyak serai ini yakni: 1. Membantu para petani serai dalam meningkatkan pendapatan. 2. Mengetahui proses penyulingan minyak serai. 3. Mengetahui parameter apa saja yang dipakai dalam proses penyulingan minyak serai dengan uap
D. Manfaat Manfaat tugas perancangan alat ini diharapkan dapat bermanfaat bagi : 1. Penulis sendiri, di mana dalam penulisan tugas ini penulis dapat menambah wawasan tentang alat penyuling minyak atsiri. 2. Masyarakat yang bergerak dalam bidang agribisnis untuk dapat digunakan sebagai teknologi tepat guna dalam dunia bisnis. 3. Mahasiswa, sebagai salah satu sumber untuk mengembangkan dan membahas permasalahan yang sama untuk dijadikan bahan masukan atau perbadingan sesuai apa yang dibahas yaitu mengenai alat penyuling minyak serai. 4. Masyarakat umum, dapat memanfaatkan minyak serai untuk kesehatan dan kecantikan.
E. Teknik Pengumpulan Data Adapun teknik pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam menyusun tugas akhir adalah: 1. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing maupun pihak-pihak yang dapat membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini yang memahami dan mengerti tentang perancangan alat tersebut. 2. Studi literature dengan mencari buku-buku yang ada dalam perpustakaan kampus Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain yang berkaitan dengan perancangan alat tersebut. 3. Melakukan studi lapangan dengan mengamati dan melihat rancangan alat yang sudah ada dengan sistem kerja alat yang hampir sama. 4. Melakukan diskusi dengan teman satu tim. 5. Pengambilan data melalui internet.
