Perancangan Kondensor Alat Penyuling Bioetanol Kapasitas 20 Ton Nira / Hari (Moch. Mufti dan Iwan Bagus Santoso)
PENGARUH DIAMETER SCREW SEBAGAI MIXER TERHADAP KAPASITAS PRODUKSI MIE BASAH Muhyin 1, Wsnu Suryanto 2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya
Abstract Wet noodles as one of the basic human needs, has a fairly large market, one where the processing of wet noodles is in the area of Surabaya precisely in the village alley jojoran 5 surabaya.dari field survey results in the treatment process using a manual process with a capacity of 15kg / jam.Untuk increase capacity should be developed and implemented appropriate technology, so came the idea to create a tool maker author noodles using a screw conveyor system with motor in order to increase the production capacity of wet noodles .. In this case the author analyzes the analysis of the influence of rotation of the motor and the diameter of the screw as a mixer to wet noodle production capacity.In this study discussed the analysis of motor rotation and diameter of the screw as a mixer for basah.dimana noodle production capacity of analysis and diameter divariabelkan round following a round of 20 rpm, 40 rpm, 60 rpm and a screw diameter of 60 mm, 70 mm, 80 mm. Analysis of the data and the results of the test showed that the average maximum capacity with appropriate quality standards are achieved wet noodle consumption of 48,9kg / h on lap 20 rpm and a screw diameter of 80 mm. Keywords : wet noodle, screw diameter, round and capacity 1. Pendahuluan Di jawa timur sudah banyak homyang bergerak dalam bidang pembuatan mie basah khusunya di daerah jojoran gang 5 surabaya.pada umumnya proses pembuatan di home industri ini masih menggunakan alat sederhana,meskipun sudah menggunakan mesin ,yaitu motor sebagai penggeraknya,namun hal ini dinilai kurang efisien karena prosesnya lama dan masih menggunakan beberapa mesin untuk proses pembuatannya.dengan kata lain pada pembuatan proses mie ini masih bertahap dari mesin satu ke mesin lainya.dan akibatnya produksi mie sebagai bahan utama mie ayam memakan waktu lama dalam pembuatanya dan akan menimbulkan problematika, sehingga tidak dapat mengimbangi permintaan mie yang cukup besar. Pada bagian ini kami melakukan inovasi mengganti proses yang selama ini masih kurang efektif menjadi mesin yang mampu meningkatkan produktifitas produksi dari yang 15kg/ jam dengan mesin pembuat mie sistim tekan dapat meningkat menjadi 95 kg/jam.dengan kata lain mesin yang kami buat lebih unggul dan memiliki perbandingan waktu yang tinggi dibanding dengan mesin sebelumnya. Berdasarkan kegiatan setelah pengamatan seperti tersebut maka penulis berupaya membantu warga dalam peningkatan home industri yang lebih baik dan mampu melayani permintaan pasar tanpa mengurangi kualitas dan kuantitas produk mie basah. 2. Dasar Teori Melakukan metode penelitian pada alat dengan variable putaran motor diantaranya adalah 20rpm, 40rpm, 60rpm dan diameter screw sebagai mixer diantaranya adalah 60mm,70mm,80mm
1. Gambar mesin mixer/pengaduk
Gambar 2.1 Rancangan Mesin Mixer Mekanisme utama kerja alat “mesin mixer mie basah” ini yaitu dengan mengaduk adonan mie agar mendapatkan kadar air yang sesuai standart nasional sebelum masuk ke mesin dikemas. Awal proses yang dilakukan agar mengetahui proses pengadukan pada mesin adalah dengan menimbang berat awal massa garam (m) menggunakan timbangan setelah itu massa garam dimasukkan ke dalam hopper. Setelah adonan masuk dari hopper secara otomatis adonan mie basah akan di giling oleh screw dengan putaran motor tertentu dan selanjutnya adonan mie akan menuju ke tabung tekan dan disinilah adonan mie akan ditekan secara vertikal oleh poros tekan dengan putaran tertentu.lalu adonan mie akan terbentuk. Disinilah penelitian akan dilakukan untuk mengetahui analisa pengaruh putaran motor dan
116
Mekanika Jurnal Teknik Mesin, Volume 1 No. 2, 2015
diameter screw sebagai mixer terhadap kapasitas produksi mie basah. 2. Menentukan masa jenis mie basah Menghitung massa jenis mie basah (γ) dapat dihitung dengan persamaan sebagia berikut : m = v xγ
m v
Gambar 2.3 Tabung Kapasitas Mesin Sistim Tekan Berdasarkan Hasil data dilapangan dalam menentukan kapasitas mesin sistim tekan ( Q ) dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut : 4.
Q
m t
Dimana :
Di mana : m = massa miebasah(kg) 3
v = volume mie basah (m ) 3
γ = massa jenis mie basah (kg/m )
Q = Kapasitas ( Kg/ jam ) m = massa ( Kg ) t = waktu ( Jam ) Berdasarkan perhitungan (teoritis) dalam menentukan kapasitas mesin pembuat mie untuk kapasitas per jam Q = v .γ Q = 60 . kg/jam (A.Spivikovsky and V.Dyachkov.1992 )
Gambar 2.2 Tabung alat ukur Massa mie basah dapat dihitung dengan persamaan : m=
m
tot
-
m
tab
Dimana : m = Massa mie basah (kg)
m
= Massa total dari tabung alat ukur dan massa
tot
mie basah (kg)
m
tab
= Massa tabung alat ukur ( kg )
3. Menentukan Volume Tabung
Dimana V = Volume (m³) Q = Kapasitas(kg) S = Pitch screw (m) D =Diameter screw(m) = Masa jenis mie basah(kg/m³) Putaran screw conveyor (rpm) = Faktor yang dipengaruhi oleh sudut kemiringan Loading efisiensy = 0,125 untuk aliran lambat, material abrasive = 0,25 untuk aliran lambat, material sedikit abrasive =0,32 untuk aliran bebas mengalir, material sedikitabrasive =0,4 untuk aliran bebas mengalir, material tidak abrasive
Volume tabung dapat dihitung dengan persamaan :
m v
V= Di mana : v = volume tabung (m m = massa mie basah (kg
3
) Gambar 2.4 Perpindahan Material Setiap 1 Rotasi Screw
3
= masa jenis (kg/m )
Volume/jam Volume = luas . panjang V=
. D² .S
(m³)
Karena material tergolong jenis material abrasive maka loading eficiency nya ω =0,125 V=
. D² .S .ω
(m³)
Volume/waktu jika dikali dengan putaran (n) menjadi
117
Analisa PengaruhVariasi Jarak Katoda Anoda Dan Variasi Waktu Anodisasi Pada Proses Anodizing Terhadap Tingkat Kilap Material Komposit Al-Abu Dasar Batubara (Edi Santoso dan Luqman Hakim)
V=
. D² . S . ω. n
(m³/menit)
V=
. D² . S . ω.60. n (m³/jam)
Jadi untuk rumus kapasitas dikali dengan masa jenis (γ )(kg/m³) Q = V .γ Q =60 .
Dari gaya gaya gaya yang timbul akibat gaya normal dan akibat gesekan kemudian dijumlah menjadi:
(kg/jam) . (kg/jam).
Faktor c dipengaruhi oleh sudut kemiringan dari extrusion screw, apalagi kalau pada extrusion terdapat intermediate bearing. Pada rumus diatas harga c dipengaruhi sudut β seperti pada tabel berikut; β c
0˚ 1
5˚ 0,9
10˚ 0,8
Gaya arah tangensial (ftn) =fn sin α 2.Gaya yang timbul akibat gesekan/gaya gesek (fg)dimana fg=fn.f’ Gaya arah aksial (fag) =fn.f’ sin α Gaya arah tangensial (ftg) =fn,f’ cos α
15˚ 0,7
20˚ 0,65
5.1 Gaya aksial Fa = q.L.f’ Gaya normal Fan –Faq Fn.cos α-fn .f’ sin α Fn.(cos α –f’ sin α)
= q.L.f’ = q.L,f’ = q.L.f’
Fn Kecepatan putaran dari screw dipengaruhi oleh besarnya kapasitas yang dikehendaki, diameter screw dan sifat alamiah material. Kecepatan Laju Material
5.2 Gaya tangensial Ft = Ftn + Ftg Ft = Fn sin α + Fn .f’ .cos α Ft = Fn (sin α + f’ .cos α)
Di dapat dari persamaan dasar bahan: Kecepatan =jarak . putaran V= n V =S . n (m/menit) Jadi V = (m/detik)
Dimana : q = Beban per panjang screw (kg/m) L = Panjang lintasan material (m) f’= Faktor gesek antara material dan lintasanya f’= Faktor gesek antara material dan lintasanya
Dimana : S = Pitch screw (m) n=putaran (menit)
5.3 Gaya pada poros screw Gaya gesek yang terjadi pada poros akibat dari gesekan material – material terhadap poros ketika poros berputar adalah :
Beban Per Panjang Screw(q) q= (kg/m) q=
=
5. Gaya Gaya Yang Terjadi Pada Screw
Fgporos = 𝑹𝟐𝒔 .γ .L. ƒ’ Dimana : Rs = jari – jari screw (m) γ = massa jenis material(kg/m3) L = panjang lintasan material (m) f’= Faktor gesek antara material dan lintasanya 5.4 Perhitungan torsi Torsi yang dibutuhkan pada poros screw didapat dari gaya –gaya yang terjadi pada arah tangensial, yaitu : T = Ft.r + Fg.rporos T = Fn (sinα + ƒ’cosα) . r +Fgporos .rporos (N.m)
Gambar 2.5 Gaya gaya yang terjadi pada screw Gaya –gaya yang terjadi pada screw adalah gaya normal dan gaya gesek ,dari gaya normal dan gaya gesek dapat diketahui pula gaya-gaya lain yang di akibatkan dari kedua gaya tesebut yaitu; 1.Gaya yang timbul akibat gaya normal (fn) Gaya arah aksial (fan) =fn cos α
Dimana : r = pusat gaya pada screw (m) 5.5 Kecepatan sudut (ω) Hukum newton kedua : sebuah benda dengan masa (m) mengalami gaya resultan sebesar F akan mengalami percepatan (a) yang arahnya sama dengan arah gaya dan besarnya berbanding lurus terhadap (F) dan berbanding terbalik terhadap (m).
118
Mekanika Jurnal Teknik Mesin, Volume 1 No. 2, 2015
3. Diagram 1.1.1 Diagram Alir
Ft= m .a = m . V = ω .R
Mulai
V² = ω² . R² =ω² . R
= ω=
Permasalahan
Studi Lapangan
Studi Literatur
.......(rad/sec) Ide Penelitian
kecepatan pada sudut yang terbebani oleh screw : transmisi 1 (dari putaran poros screw menuju ke gearbox) = → N =Diameter sprocket N =Diameter
Gambar mesin
Perhitungan gaya – gaya yang terjadi dan daya motor
sprocket ω =
tidak
Analisa perhitungan
Transmisi 2 (dari putaran gearbox menuju ke penggerak motor)
YA Pembuatan Prototype
=
→ N =Diameter pully N =Diameter pully
Menentukan dan menyusun instrumen
ω = Variabel Putaran dan diameter
Dimana : Ft = Gaya tangensial (N) m= Masa benda (kg) v= Kecepatan linier (m/s) R= Jari-jari lintasan ω= Kecepatan sudut (rad/s) a= Percepatan (m/s²)
D=80 mm ,
D=70 mm ,
D=60 mm tidak
Data dan Analisa
YA Kesimpulan
6. Daya yang dibutuhkan oleh screw Daya adalah hasil kali antara gaya dengan kecepatan, jadi untuk pemindahan (transmisi) dari sejumlah daya yang di tentukan.Besaran daya merupakan dasar yang bermanfaat untuk menentukan jenis motor atau di butuhkan untuk melakukan sejumlah kerja tertentu dalam waktu tertentu. Dari torsi yang didapat ,bisa dihitung pula besarnya daya yang dibutuhkan oleh screw conveyor menurut ahmad zainun Ir . MSc “ elemen mesin 1 “ Mt = ( kg.cm) (Ir.zainun achmad,M.Sc.ELEMEN MESIN I.2006) (2.17)
selesai
4. DATA DAN PEMBAHASAN 1.Hasil Perhiungan Masa Jenis Mie Basah Volume awal air di tabung = 70 mm Masa awal mie = 10 gram Volume akhir air dan mie = 76 ml Volume mie = 76 -70 = 6 ml
N = Mt . ω Dimana : Mt = Moment Torsi (Nm) N = daya (watt) ω = kecepetan sudut ( rad/s)
Gambar 4.1 Tabung uk
119
Analisa PengaruhVariasi Jarak Katoda Anoda Dan Variasi Waktu Anodisasi Pada Proses Anodizing Terhadap Tingkat Kilap Material Komposit Al-Abu Dasar Batubara (Edi Santoso dan Luqman Hakim)
γ=
4.Hasil Pengujian Pengaruh putaran dan diameter screw 80 mm terhadap kapasitas produksi
= =1,667 kg/m³
150 perc.1
100
Jadi untuk masa jenis mie basah yaitu 1,667 kg/m³
perc.2
50 2.Perhitungan Mekanisme Screw n = 60 rpm ( D = 0,080 ) Q = 60 . . S .n .ω .γ . c = 60 . 0,785 . 0,080² . 0,038 . 60 . 0,125 . 1,667 . 0,8 = 60 . 0,785 . 0,0064 . 0,038 . 60 . 0,125 . 1,667 . 0,8 = 0,114 . 60 = 6,84 kg/jam
20 rpm 40 rpm 60 rpmPUTARAN Gambar 4.3 Grafik pengaruh putaran dan diameter screw 80 mm terhadap kapasitas 5.Hasil Pengujian Pengaruh putaran dan diameter screw 70 mm terhadap kapasitas produksi 100
n = 40 rpm Q = 60 . . S .n .ω .γ . c = 60 . 0,785 . 0,080² .0,038 . 40 .0,125 . 1,667 . 0,8 = 60 . 0,785 . 0,0064 . 0,038 .40 .0,125 . 1,667 . 0,8 = 0,076 . 60 = 4,56 kg/jam n = 20 rpm Q = 60 . . S .n .ω .γ . c = 60 . 0,785 . 0,080² . 0,038 . 20 . 0,125 . 1,667 . 0,8 = 60 . 0,785 . 0,0064 . 0,038 . 20 . 0,125 . 1,667 . 0,8 = 0,047 . 60 = 2, 82 kg/jam 3.Hasil Rata Rata Perhitungan Pengaruh putaran dan diameter screw terhadap kapasitas produksi n Putara D=80mm D=70mm D=60mm o n screw 1 60 6,84kg/ja 5,22kg/j 3,84kg/ja m m m 2
40
4,56kg/ja m
3,48kg/j m
2,52kg/ja m
3
20
2,82kg/ja m
2,16kg/j m
1,61kg/ja m
8
Q kg/jam
perc.3
0
6
0,08
4
0,07
2
perc.1 50
perc.2
0
perc.3
20 rpm
40 rpm
60 rpm
PUTARAN
Gambar 4.4 Grafik pengaruh putaran dan diameter screw 70 mm terhadap kapasitas 6.Hasil Pengujian Pengaruh putaran dan diameter screw 60 mm terhadap kapasitas produksi 60 40
perc.1
20
perc.2 perc.3
0
20 rpm 40 rpm 60 rpm PUTARAN Gambar 4.5 Grafik pengaruh putaran dan diameter screw 60 mm terhadap kapasitas Tabel 4.6 Hasil rata-rata pengujian Pengaruh putaran dan diameter screw terhadap kapasitas n n D=80mm D=70mm D=60mm o screw 1
60rpm
95,9kg/jm
85,1kg/jm
49,7kg/jm
2
40rpm
69,8kg/jm
50,3kg/jm
37,2kg/jm
3
20rpm
48,9kg/jm
35,5kg/jm
27,8kg/jm
0,06
0 20 rpm40 rpm60 rpm
PUTARAN
Gambar 4.2 Grafik pengaruh putaran dan diameter screw terhadap kapasitas
120
Mekanika Jurnal Teknik Mesin, Volume 1 No. 2, 2015
100 80 60 40 20 0 20 rpm
40 rpm
60 rpm
D 80 mm D 70 mm D 60 mm
Gambar 4.7 Grafik hasil rata rata pengaruh putaran dan diameter screw terhadap kapasitas 4. Hasil analisa pengujian kualitas Dari grafik di atas dapat kita analisa bahwa semakin cepat putaran screw dan diameter screw yang besar kapasitas produksinya besar akan tetapi kualitas adonan semakin kurang sempurna,hal ini didapatkan dari besarnya masa jenis adonan dan foto hasil produksi,jika menerapkan variasi pada 60 rpm dengan diameter screw 80 mm maka hasil adonan akan kurang baik,pada variasi 40 rpm dengan diameter screw 80 mm hasil adonan akan tetap kurang baik dan pada variasi 20 rpm dan diameter screw 80 mm terlihat hasil kualitas adonan lebih sempurna dari variasi sebelumnya.sehingga hasil produksi yang terbaik pada putaran 20 rpm dan diameter screw 80 mm dengan kapasitas yang dihasilkan 48,9 kg/jam.
Gambar 4.12 Mie yang buruk n=60rpm,D=80mm
Gambar 4.12 Mie yang baik n=20rpm,D=80mm 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Putaran poros yang di variasikan 20rpm,40rpm,60rpm dapat diambil kesimpulan bahwa hasil yang terbaik sesuai dengan standart pasar yaitu pada putaran 20rpm dengan diameter screw 80 mm dengan rata rata kapasitas yang dihasilkan sebesar 48,9kg/jam.hal ini dapat dibuktikan dengan menunjukkan foto adonan dan masa jenis dari hasil pengujian. 5.2 Saran Dalam rangkaian pengujian yang telah dilakukan oleh penulis adapun saran saran dari penulis sebagai berikut : Pada saat pembuatan mie bahan baku pembuatan adonan mie harus diperhatikan dan takaran adonan harus sesuai aturan yang sesuai agar nantinya dapat menghasilkan adonan yang pulen dan hasil yang berkualitas. Sebaiknya home industri yang ada di jojoran gang 2 surabaya menggunakan mesin yang telah dikembangkan dari kami yaitu sistim mixer/screw dan menggunakan hasil analisa dan data dari kami ,sehingga dapat meningkatkan kapasitas yang baik yaitu dengan diameter screw 80 mm dengan putaran 20 rpm. DAFTAR PUSTAKA Ach.Muhib Zainuri ’’mesin pemindah bahan’’CV.ANDI OFFSET,Yogyakarta,2008 Ahmad Zainun” Elemen Mesin 1 ”, PT.Refika Aditama,Surabaya,1999 Soelarso/ Suga, Kyikstu ”Dasar Pemilihan dan Perencanaan Elemen Mesin” PT. PRADNYA PARAMITA, Bandung, 1997
Gambar 4.12 Mie yang kurang baik n=40rpm,D=80mm
Spivakovsky.A 1998,conveyor and Equipment,Penerbit Moskow Rusia www.Warintek.ristik.go.id>pangan>ipb
related
121
