PENGARUH PEMANASAN PADA PROSES PENGEPRESAN
BIJI JARAK PAGAR TERHADAP KUANTITAS MINYAK DENGAN MENGGUNAKAN MESIN PRES HIDROLIK
Effect of Heating on Jatropha Curcas Pressing Process to Oil Quantity Using
Hydraulic Press Machine
Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan
Diploma III Program Studi Teknik Mesin Di Jurusan Teknik Mesin
Oleh : Ari Prabowo NIM : 091211035 Kosasih
NIM : 091211077
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
ABSTRAKSI
Bahan bakar minyak adalah sumber energi dengan konsumsi yang terbesar
untuk saat ini diseluruh dunia jika dibandingkan dengan sumber energi lainnya. Namun besarnya konsumsi bahan bakar minyak tidak diimbangi dengan cadangan
minyak yang ada di alam ini dikarenakan sifatnya yang tidak terbarukan, selain itu juga harga bahan bakar minyak (BBM) semakin meningkat. Secara keseluruhan, konsumsi BBM selama tahun 2004 mencapai 61,7 juta kilo liter, dengan rincian
16,2 juta kilo liter premium, 11,7 juta kilo liter minyak tanah, 26,9 juta kilo liter minyak solar, 1,2 juta kilo liter minyak diesel, dan 5,7 juta kilo liter minyak bakar.
Perkiraan yang ekstrem menyebutkan, minyak bumi di Indonesia dengan tingkat konsumsi seperti saat ini akan habis dalam waktu 10-15 tahun lagi. Maka dibutuhkan suatu bahan bakar alternatif dari bahan terbarukan. Salah satu alternatifnya adalah biodiesel, untuk menggantikan solar. Biodiesel dapat dihasilkan salah satunya dari minyak nabati seperti dari biji jarak pagar. Dalam hal ini yang akan dilakukan ialah merancang bangun tempat pengepresan biji jarak pagar dengan menambahkan sistem pemanas beserta kontrolnya. Dan untuk meneliti pengaruh pemanasan pada proses pengepresan biji jarak pagar terhadap kuantitas minyak dengan menggunakan mesin pres hidrolik. Wadah pengepres ini dibuat dengan menambahkan sistem pemanas yaitu dengan memanfaatkan kawat tembaga atau heater sebagai pemanasnya diletakkan pada tabung biji jarak pagar.
Tujuan pemanasan yaitu untuk mengetahui
pengaruh pemanasan terhadap kuantitas minyak nabati (biji jarak pagar) menggunakan mesin pres hidrolik, selain itu juga dengan pemanasan diharapkan dapat meningkatkan kuantitas rendemen minyak jarak pagar yang dihasilkan. Dengan menerapkan sistem pemanas terlihat bahwa rendeman minyak yang dihasilkan meningkat atau lebih banyak dibandingkan dengan hasil pengepresan yang tidak dipanaskan. Kata kunci : biodiesel, pemanas, jarak pagar, pres hidrolik
i
ABSTRACT
Fuel consumption is the energy source with the largest to date around the
world when compared with other energy sources. But the magnitude of fuel consumption is not matched with oil reserves that exist in nature because nature
is not renewable, but it's also the price of fuel oil (BBM) is increasing. Overall, fuel consumption during 2004 reached 61.7 million kiloliters, with details of 16.2 million kilo liters of premium, 11.7 million kilo liters of kerosene, 26.9 million kilo
liters of diesel oil, 1.2 million kilo liters diesel oil, and 5.7 million kiloliters of fuel oil. Estimates of extreme states, oil in Indonesia with the current level of
consumption as will be exhausted within 10-15 years. So it takes an alternative fuel from renewable materials. One alternative is biodiesel, to replace diesel. Biodiesel can be produced one of the vegetable oil from seeds such as jatropha. In this case will do is design a wake where the pressing of Jatropha seeds by adding a heating system and its control. And to examine the effect of heating on the pressing process jatropha seeds for oil quantity by using a hydraulic pressing machine. Presses the container is made by adding a heating system that is by using copper wire as a heater or a heater is placed on the tube jatropha seeds. Heating purposes, namely to determine the effect of heating on the quantity of vegetable oil (castor bean) using a hydraulic pressing machine, while also warming is expected to increase the quantity of the yield of Jatropha oil is produced. By applying the heating system is seen that the resulting increased oil rendeman or more pressing than the results that are not heated.
Keywords: biodiesel, heating, jatropha, a hydraulic press
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir yang berjudul “Pengaruh
Pemanasan Pada Proses Pengepresan Biji Jarak Pagar Terhadap Kuantitas Minyak Dengan Menggunakan Mesin Pres Hidrolik”. Adapun tujuan dari pembuatan
Tugas Akhir ini adalah untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari bahwa masih banyak
kekurangan karena keterbatasan penulis. Namun dengan bantuan, dorongan dan bimbingan dari berbagai pihak penulis akhirnya dapat menyelesaikan Tugas Akhir
ini. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1.
Bapak Ali Mahmudi, Ir., M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung.
2.
Bapak Rudy Yuni Widiatmoko, MSc selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung dan pembimbing.
3.
Bapak Adi Pamungkas, Drs., MM., M.Eng selaku pembimbing yang selalu memberikan saran dan arahan yang sangat bermanfaat dalam proses pengerjaan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Awan Raswan, ST selaku pembimbing yang memberikan saran yang bermanfaat bagi hasil tugas akhir ini.
5.
Panitia tugas akhir 2012 yang senantiasa membantu dalam pembuatan tugas akhir dengan sabar.
6.
Seluruh dosen Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Bandung dan dosen-dosen dari program studi lain yang telah memberikan materi selama perkuliahan.
7.
Orang Tua dan Keluarga yang setia mendukung, memberi motivasi dorongan, kasih sayang yang tiada duanya, materi dan waktu hilang selama proses pengerjaan tugas akhir ini.
8.
Teman-teman seperjuangan angkatan 2009, semoga kekompakan dan kekeluargaan kita tidak hanya berhenti sampai disini saja.
iii
9.
Teman-teman Himpunan Mahasiswa Mesin (HMM) terima kasih atas segalanya.
10. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis dalam penyelesaian penyusunan tugas akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis
khususnya dan para pembaca pada umumnya. Semoga Tuhan Yang Maha Esa senantiasa memberikan rahmat dan karunia-Nya kepada kita semua, amin.
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAKSI........................................................................................................... i ABSTRACT ........................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... v
DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ix DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... I-1
1.1
Latar Belakang ....................................................................................... I-1
1.2
Tujuan Penelitian .................................................................................... I-2
1.3
Ruang Lingkup dan Batasan Masalah .................................................... I-2
1.4
Hipotesis ................................................................................................. I-3
1.5
Sistematika Laporan ............................................................................... I-3
BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................... II-1 2.1
Biodiesel ............................................................................................... II-1
2.2
Tanaman Penghasil Minyak ................................................................. II-2
2.3
Tanaman Jarak ...................................................................................... II-2
2.3.1
Manfaat Tanaman Jarak ................................................................ II-3
2.3.2
Karakteristik Kimia Jarak Pagar ................................................... II-3
2.4
Metode Pengeluaran Minyak Jarak ...................................................... II-5
2.4.1
Ekstraksi Secara Kimiawi ............................................................. II-6
2.4.2
Pemerahan Secara Mekanik .......................................................... II-6
2.4.3
Proses Ekstraksi Minyak Jarak...................................................... II-7
2.5
Macam-Macam Alat Pres Penghasil Minyak Jarak ............................. II-8
2.5.1
Model penekan Ulir....................................................................... II-8
2.5.2
Model penekan horizontal ............................................................. II-8
2.5.3
Model penekan poros berulir (Extruder)....................................... II-9
2.5.4
Model penekan hidrolik ................................................................ II-9
2.6
Tujuan Pemanasan .............................................................................. II-10
2.7
Perpindahan Panas .............................................................................. II-12
2.7.1
Konduksi ..................................................................................... II-12 v
2.7.2
Radiasi ......................................................................................... II-13
2.7.3
Konveksi ..................................................................................... II-14
2.8
Heater ................................................................................................. II-15
2.9
Pengelasan .......................................................................................... II-16
2.9.1
Las Listrik (SMAW) ................................................................... II-16
2.9.2
Las Titik ...................................................................................... II-17
2.10 Tegangan Pada Silinder ...................................................................... II-18 2.10.1
Penampang Membujur ................................................................ II-19
2.10.2
Penampang Melintang................................................................. II-20
2.11 Sistem Kontrol .................................................................................... II-20
2.12
Isolator Panas ..................................................................................... II-22
BAB III METODA PENYELESAIAN .......................................................... III-1 3.1
Studi Literatur dan Survei Lapangan ................................................... III-2
3.2
Pemilihan Bahan .................................................................................. III-2
3.3
Perancangan dan Pembuatan Gambar Kerja ....................................... III-2
3.4
Pembuatan Komponen ........................................................................ III-5
3.5
Pengujian dan Penyempurnaan ........................................................... III-5
3.6
Pembuatan Laporan ............................................................................. III-5
BAB IV PROSES, HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................ IV-1 4.1
Proses Perlakuan Terhadap Buah jarak Pagar ..................................... IV-1
4.1.1
Proses Pengeringan ...................................................................... IV-1
4.1.2
Proses Pemerahan Minyak ........................................................... IV-1
4.2
Perhitungan .......................................................................................... IV-2
4.2.1
Mencari Tekanan Minimal Pengepresan ...................................... IV-2
4.2.2
Mencari Tebal Minimum Untuk Tabung Silinder ....................... IV-4
4.2.3
Daya Heater .................................................................................. IV-5
4.2.4
Laju Perpindahan Panas Konduksi............................................... IV-6
4.3
Perancangan ......................................................................................... IV-7
4.3.1
Perancangan Silinder Penyaring .................................................. IV-7
4.3.2
Perancangan casing ...................................................................... IV-8
4.3.3
Perancangan Rangka .................................................................. IV-11
4.3.4
Hasil Perancangan ...................................................................... IV-11
vi
4.3.5
Alat Hasil Pembuatan ................................................................. IV-12
4.4
Sistem Kontrol Pemanas ................................................................... IV-12
4.5
Hasil Pengujian .................................................................................. IV-13
4.6
Pembahasan ....................................................................................... IV-14
4.7
Operasi danPerawatan ....................................................................... IV-16
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ V-1 5.1
Kesimpulan ........................................................................................... V-1
5.2
Saran ..................................................................................................... V-1
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tanaman penghasil minyak nabati serta produktifitasnya .................. II-2 Tabel 2.2 Komposisi kimia biji jarak .................................................................. II-4
Table 2.3 Sifat fisik dan kimia minyak jarak ...................................................... II-4 2.4 Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006 ............... II-5 Table
Tabel 2.5 Pengaruh metode pemanasan biji jarak terhadap rendemen minyak II-11 Tabel 2.6 Pengaruh kondisi biji, suhu dan lama pengepresan terhadap rendemen minyak yang dihasilkan..................................................................................... II-12
Tabel 2.7 Diameter elektroda, ketebalan benda kerja dan besarnya arus ......... II-17 2.8 Nilai induktivitas bahan isolasi ......................................................... II-22 Tabel
Tabel 3.1 Perincian komponen untuk masing-masing alternatif desain ............ III-3 Tabel 3.2 Matriks pengambilan konsep desain .................................................. III-4 Table 4.1 Hasil percobaan .................................................................................. IV-4 Tabel 4.2 Data hasil pengujian ......................................................................... IV-14
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bagian-bagian dari buah jarak......................................................... II-3 Gambar 2.2 Proses pengolahan jarak pagar ........................................................ II-7
Gambar 2.3 Alat pres model penekan ulir .......................................................... II-8 Gambar 2.4 Alat pres model penekan horizontal ................................................ II-9
Gambar 2.5 Alat pres model penekan poros berulir (Extruder).......................... II-9 Gambar 2.6 Alat pres model penekan hidrolik ................................................. II-10 Gambar 2.7 Perpindahan panas konduksi ......................................................... II-13
Gambar 2.8 Konduksi ....................................................................................... II-13 Gambar 2.9 Radiasi ........................................................................................... II-14
Gambar 2.10 Konveksi...................................................................................... II-15 Gambar 2.11 Heater .......................................................................................... II-16 Gambar 2.12 Instalasi las listrik ........................................................................ II-16 Gambar 2.13 Diagram alat las titik ................................................................... II-18 Gambar 2.14 Penentuan tegangan secara analitis ............................................. II-19 Gambar 2.15 Tabung penampang melintang .................................................... II-20 Gambar 2.16 Diagram kotak ............................................................................. II-21 Gambar 2.17 Glasswall ..................................................................................... II-22 Gambar 3.1 Diagram alir.................................................................................... III-1 Gambar 3.2 Alternatif desain ............................................................................. III-4 Gambar 4.1 Daging biji jarak ............................................................................. IV-1 Gambar 4.2 Alur perhitungan ............................................................................ IV-2 Gambar 4.3 Pengujian untuk mencari tekanan minimal .................................... IV-3 Gambar 4.4 Laju perpindahan panas pada silinder ............................................ IV-6 Gambar 4.5 Silinder penyaring .......................................................................... IV-8 Gambar 4.6 Dudukan silinder ............................................................................ IV-9 Gambar 4.7 Silinder atas .................................................................................... IV-9 Gambar 4.8 Silinder Bawah ............................................................................. IV-10 Gambar 4.9 Penahan silinder ........................................................................... IV-10 Gambar 4.10 Tempat Minyak .......................................................................... IV-11 Gambar 4.11 Rangka ........................................................................................ IV-11 Gambar 4.12 Konstruksi alat hasil perancangan .............................................. IV-12 ix
Gambar 4.13 Alat pres biji jarak hasil pembuatan ........................................... IV-12
Gambar 4.14 Diagram rangkaian kelistrikan ................................................... IV-13
Gambar 4.15 Grafik pengaruh temperatur terhadap rendemen ........................ IV-14
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Biodata Penulis
Lampiran 2 Gambar Kerja Lampiran 3 Gambar Komponen Hasil Pembuatan
xi
DAFTAR PUSTAKA
1. Departemen Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian USU Medan, 2005.
2. Harsokoesoemo, Darmawan, Pengantar Perancangan Teknik, Edisi Kedua, ITB, Bandung, 2004.
3. Joseph, E Shigley, dan Larry D Mitchel, Perencanaan Teknik Mesin, (Terjemahan Gandi Harahap), Erlangga, Jakarta, 1994. 4. Ketaren, S, Pengantar teknologi minyak dan lemak pangan, UI Press, Jakarta, 1986.
5. Kreith, Frank, dan Arko Prijono, Prinsip-Prinsip Perpindahan Panas, Erlangga, Jakarta, 1997. 6. J.P. Holman, Heat Transfer, Fifth Edition, Mc Graw-Hill Ltd, 1986. 7. Lomba Karya Ilmiah Mahasiswa ITB Bidang Energi, 2007. 8. Makfoeld, D, Deskripsi Pengolahan Hasil Nabati, Agritech, Yogyakarta, 1982. 9. Soerawidjaja, Tatang H, Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Pembuatan Biodiesel, Handout Seminar Nasional, Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan, UGM Yogyakarta, 2006. 10. Suara Pembaruan, Dikembangkan BBM Alternatif dari Minyak Jarak. Rabu, 18 Mei 2005, Hal. 6 Kolom 1-2, 2005. 11. Suyitno, Mekanika Teknik 2, Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung, 1995. 12. Tim Nasional Pengembangan BBN, BBN, Bahan Bakar Alternatif dari Tumbuhan Sebagai Pengganti Minyak Bumi dan Gas, Penerbit Swadaya, Jakarta, 2007. 13. Trubus, 2005. Bahan Bakar Kenderaan Masa Depan. Juni 2005. 14. Wibowo, Santiyo, Pengaruh Kondisi Biji, Suhu Dan Lama Pengempaan Terhadap Rendemen Dan Sifat Kimia Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas), 2011. 15. www. Chem-is-try.org/author/Nugroho_Agung_Pambudi/2008
