KARYA AKHIR
RANCANG ALAT UNTUK PENGOLAHAN BIJI KOPI DENGAN KAPASITAS 100KG/JAM MENJADI BUBUK/TEPUNG KOPI
HAPOSAN LUMBANTORUAN 025202001
Karya Akhir Yang Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Ijazah Sarjana Sains Terapan
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA-IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan karunia-Nya yang telah memberikan pengetahuan, kekuatan, kesehatan dan kesempatan kepada peeenulis sehingga mampu menyelesaikan laporan Karya Akhir. Laporan yang berjudul “ Rancang Alat Untuk Pengolahan Biji Kopi Dengan Kapasitas 100 kg/jam Menjadi Bubuk/Tepung Kopi”ini dmaksudkan untuk menyelesaikan mat kuliah Karya Akhir semester VIII Program Pendidikan Diploma-IV. Jurusan Teknologi Mekanik Industri Fakultas Tenik Universitas Sumatera Utara. Sesuai dengan judul tersebut, pada laporan ini akan dibahas mengenai perancangan yakni : perhitungan ukuran utama, gambar teknik.Yang kemudian rangkuman satuan operasi pengolahan kopi. Dalam proses pembuatan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, informasi, maupun dari segi administrasi. Oleh sebab itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada :
1. Ibu Ir.Raskita S Meliala sebagai Dosen Pembimbing 2. Bapak Ir. Alfian Hamsi, MSc sebagai Ketua Departemaen Teknologi Mekanik Industri 3. Bapak Ir. Mauli R Hasibuan, MSc sebagai Dosen Wali penulis
Universitas Sumatera Utara
4. Seluruh staf pengajar Jurusan Teknologi Mekanik Industri yang telah memberikan perkuliahan demikian juga para pegawai 5. Bapak Bolegan Hutapea sebagai sebagai Direktur PT. Tapanuli Investasi Agro 6. Seluruh staf PT. Tapanuli Investasi Agro yang memberikan informasi selama survey studi 7. Megah Jelyta Sidabutar, SPd yang memberikan dukungan dalam perkuliahan 8. Teman-teman IMMI ( Ikatan Mahasiswa Mekanik Industri ) 9. Adik-adik saya Ramot, Maria, Ruth yang dalam perkuliahan 10. Semua rekan yang tidak dapat penulis sebutkan yang telah memberikan dukungan baik materi, mental,maupun spiritual
Penulis juga mengucapkan terimakasih dan penghormatan yang sebesarbesarnya kepada Ibunda D. Hutagalung yang telah memberikan tanggung jawab penuh dan dukungan kepada penulis baik moril dan spirituil.
Demikian penulis sampaikan dengan harapan semua bimbingan, saran dan bantuanyang telah diberikan dapat melengkapi Karya Akhir ini Penulis dengan rendah hati menyadari sepenuhnya bahwa Karya Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu dengan keterbukaan, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi kelayakan laporan ini
Universitas Sumatera Utara
Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca
Medan,
Penulis
Haposan Lumbantoruan
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pada mesin penggiling kopi Screw conveyor adalah spesimen yang dirancang khusus sebagai unit pembawa yang mengarahkan biji kopi kering (hasil penyagraian) menuju Batu Gilas (Rotor Bar dan Stator Bar) dimana dilanjutkan suatu proses pecah dan menggiling dengan prinsip putar gilas sehingga biji kopi tersebut akan halus dan langsung akan keluar dari batu gilas dan langsung jatuh ke corong keluaran. Tingkat kehalusan bubuk kopi dapat diatur dengan cara mengatur jarak antara batu gilas, dimana mekanismenya menggunakan baut dan mur yang menghubungkan batu gilas dengan spesimen penyetelan. Racangan mesin ini selanjutnya akan diajukan sebagai laporan Karya Akhir untuk memenuhi sebahagian persyaratan dalam menyelesaikan program studi Teknologi Menanik Industri Program Diploma- IV Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara dengan gelar Sarjana Sains Terapan (SST) Tujuan dari penulisan laporan ini adalah memberi penjelasan tentang perinsip kerja mesin yakni komponen-komponen utama beserta hasil kerjanya. Untuk mencapai tujuan tersebut maka pembahasannya diperbuat sesuai hasil bimbingan dan seluruh perhitungan komponen utama mesin ditentukan berdasarkan kapasitas yang direncanakan yaitu 100 kg/jam. Namun perhitungan ini dibatasi hanya pada komponen-komponen utama yang bergerak yaitu motor penggerak, sabuk, pully, poros, baut dan bantalan.
Kata Kunci : Proses Pengolahan, Screw Press, Gilingan Kopi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR..................................................................................
i
ABSTRAK ....................................................................................................
iv
DAFTAR ISI.................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR....................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ........................................................................................
x
DAFTAR SIMBOL .......................................................................................
xi
BAB I.
PENDAHULUAN .........................................................................
1
1.1. Latar Belakang .........................................................................
1
1.2. Tujuan Penulisan......................................................................
2
1.3. Batasan Masalah ......................................................................
3
1.4. Metode Pembahasan ................................................................
3
1.5. Sistematika Penulisan ..............................................................
4
BAB II. TINJAUAN KEPUSTAKAAN ....................................................
5
2.1. Tinjauan Umum .......................................................................
5
2.2.1. Budidaya Kopi...............................................................
6
2.2.2. Pasca Panen ...................................................................
10
2.2. Struktur Organisasi ..................................................................
11
2.3. Sistematis Pengolahan Kopi ....................................................
13
2.4. Sistem Satuan Operasi Mesin Pengolahan Kopi......................
14
2.4.1. Pengertian Mesin Pengolahan Kopi ..............................
14
2.4.2. Spesifikasi Peralatan Pabrik Kopi .................................
15
2.4.3. Satuan Operasi Pengolahan Kopi ..................................
20
2.5. Kualitas Kopi ...........................................................................
21
BAB III. METODE PERENCANAAN.......................................................
25
3.1. Cara Pengolahan Kopi .............................................................
25
3.2. Skema Mesin Penggiling Kopi ................................................
26
3.2.1. Poros Screw...................................................................
26
3.2.2. Plat Screw......................................................................
27
Universitas Sumatera Utara
3.2.3. Rumah Screw ................................................................
27
3.2.4. Batu Gilas ......................................................................
28
3.3. Prinsip Kerja ............................................................................
29
3.3.1. Sistem Penggerak Motor ...............................................
29
3.3.2. Proses P .........................................................................
30
3.3.3. Pemilihan Poros.............................................................
30
3.3.4. Pemilihan Sabuk............................................................
32
3.3.5. Pemilihan Pully .............................................................
35
3.3.6. Pemilihan Pasak ............................................................
38
3.3.7. Pemilihan Bantalan........................................................
40
3.3.8. Pemilihan Baut ..............................................................
42
3.4. Bahan-Bahan............................................................................
43
3.5. Studi Literatur ..........................................................................
45
BAB IV. HASIL DAN ANALISA PERHITUNGAN .................................
51
4.1. Perancangan Poros ...................................................................
51
4.1.1. Pengertian......................................................................
51
4.1.2. Macam-macam Poros ....................................................
51
4.1.3. Pemilihan Daya Perencanaan ........................................
52
4.1.4. Pemilihan Bahan............................................................
54
4.1.5. Perencanaan Diameter Poros.........................................
56
4.6.6. Pemeriksanaan Kekuatan Poros ....................................
57
4.2. Poros Screw ............................................................................
58
4.3. Kapasitas Mesin .......................................................................
64
4.4. Pully .........................................................................................
67
4.5. Sabuk........................................................................................
68
4.6. Pasak ........................................................................................
76
4.7. Baut ..........................................................................................
80
BAB V. PERAWATAN DAN PERHITUNGAN TAKSASI BIAYA MESIN PENGGILING KOPI .....................................................
92
5.1. Perawatan Mesin Penggiling Kopi...........................................
92
5.2. Perawatan Bagian-bagian Utama Mesin ..................................
93
Universitas Sumatera Utara
5.3. Perhitungan Biaya....................................................................
94
BAB VI. KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 100 6.1. Kesimpulan .............................................................................. 100 6.2. Saran ........................................................................................ 102 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1.
Flowchart Struktur Organisasi.........................................
12
2. Gambar 2.2.
Flowchart Skema Pengolahan Biji...................................
14
3. Gambar 2.3.
Kopi dimasukkan ke elevator ..........................................
16
4. Gambar 2.4.
Mesin Pengepasan ...........................................................
16
5. Gambar 2.5.
Blower di Mesin Pengepasan...........................................
17
6. Gambar 2.6.
Mesin Pengayakan ...........................................................
18
7. Gambar 2.7.
Mesin Penyangraian......................................... ................
19
8. Gambar 2.8.
Mesin Penggiling .............................................................
20
9. Gambar 2.9.
Flowchart Satuan Operasi................................................
21
10. Gambar 2.10. Buah kopi yang dipetik....................................................
21
11. Gambar 2.11. Kopi yang ditampung ......................................................
21
12. Gambar 2.12. Biji kopi yang lepas dari kulit dan air..............................
22
13. Gambar 2.13. Biji kopi kering untuk penyortiran ..................................
22
14. Gambar 2.14. Biji kopi siap untuk dijadikan bubuk...............................
22
15. Gambar 3.1.
Mesin penggiling kopi .....................................................
26
16. Gambar 3.2.
Screw Conveyor...............................................................
27
17. Gambar 3.3.
Rumah Screw Conveyor ..................................................
28
18. Gambar 3.4.
Batu gilas diam ................................................................
28
19. Gambar 3.5.
Batu gilas penggerak........................................................
29
20. Gambar 3.6.
Ukuran penampang dan konstruksi sabuk .......................
34
21. Gambar 3.7.
Diagram pemilihan sabuk ................................................
34
22. Gambar 3.8.
Ukuran penampang sabuk................................................
35
23. Gambar 3.9.
Pully.................................................................................
37
24. Gambar 3.10. Pullydan sabuk.................................................................
37
25. Gambar 3.11. Pasak dan poros ...............................................................
40
26. Gambar 3.12. Bantalan Radial................................................................
41
27. Gambar 3.13. Bantalan Aksial................................................................
42
28. Gambar 3.14. Baut..................................................................................
43
Universitas Sumatera Utara
29. Gambar 4.1.
Screw Conveyor ..............................................................
58
30. Gambar 4.2.
Konstruksi pully dan sabuk .............................................
67
31. Gambar 4.3.
Diagram pemilihan sabuk ................................................
69
32. Gambar 4.4.
Ukuran penampang dan konstruksi sabuk .......................
69
33. Gambar 4.5.
Ukuran penampang sabuk ”V” type A ............................
70
34. Gambar 4.6.
Gaya geser pada pasak.....................................................
77
35. Gambar 4.7.
Bantalan pendukung poros ..............................................
81
36. Gambar 4.8.
Diagram analisa gaya.......................................................
81
37. Gambar 4.9.
Bantalan radial tunggal ....................................................
88
38. Gambar 5.1.
Diagram Break Even Point ..............................................
99
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Sumber; P3 Jember (Persyaratan Tanah)......................................
9
Tabel 2.
Type dan Grade kopi Brazil dan New York ................................
24
Tabel 3.
Jenis-jenis faktor korelasi berdasarkan daya yang ditransmisikan
53
Tabel 4.
Baja karbon untuk konstruksi mesin dan baja batang yang difinish dingin untuk poros ..........................................................
54
Tabel 5.
Perincian biaya pembuatan mesin penggiling kopi......................
95
Tabel 6.
Perincian biaya pembuatan mesin penggiling kopi......................
96
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
KARYA AKHIR
RANCANG ALAT UNTUK PENGOLAHAN BIJI KOPI DENGAN KAPASITAS 100 KG/JAM MENJADI BUBUK/TEPUNG KOPI
HAPOSAN LUMBANTORUAN 025202001
Karya Akhir Yang Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Ijazah Sarjana Sains Terapan
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI MEKANIK INDUSTRI PROGRAM DIPLOMA – IV FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2007
Universitas Sumatera Utara
LEMBAR PENGESAHAN
KARYA AKHIR YANG DIAJUKAN UNTUK MEMENUHI SALAH SATU SYARAT MEMPEROLEH IJAZAH SARJANA SAINS TERAPAN
HAPOSAN LUMBANTORUAN 025202001
DOSEN PEMBIMBING
KETUA JURUSAN
Ir. RASKITA S. MELIALA
Ir. ALFIAN HAMSI, MSc
NIP. 130353111
NIP. 131654258
Universitas Sumatera Utara
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL Simbol
Nama Simbol
Satuan
T
Torsi
kgmm
P
Daya
kW
n
Putaran
rpm
Tegangan Geser
kg/mm2
L
Panjang
m
D
Diameter
m
r
Jari-jari
m
F
Gaya
kg
Fc
Faktor Koreksi
-
V
Volume
m3
v
Kecepatan
m/det
massa jenis
kg/m3
Kecepatan Sudut
rad/det
Q
kapasitas
kg/jam
Percepatan Sudut
rad/det2
t
waktu
detik
b
Lebar
m
A
Luas
m2
I
Inersia
kgm2
Efisiensi
%
Defleksi Puntiran
Universitas Sumatera Utara
