RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS UNIT PEMISAH PADA MESIN SORTASI MANGGA BERBASIS PENGOLAHAN CITRA. Oleh : ARDIATNO YANUADI F

RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS UNIT PEMISAH PADA MESIN SORTASI MANGGA BERBASIS PENGOLAHAN CITRA

Oleh : ARDIATNO YANUADI F14102106

2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

1

Ardiatno Yanuadi. F14102106. Rancang Bangun dan Uji Teknis Unit Pemisah pada Mesin Sortasi Mangga Berbasis Pengolahan Citra. Di bawah bimbingan: Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr. 2006.

RINGKASAN Mangga merupakan salah satu buah-buahan yang telah banyak dikenal di Indonesia, dari jenis yang bermutu rendah sampai bermutu tinggi. Buah ini mempunyai peluang untuk ekspor, karena mempunyai cita rasa yang khas dan lezat serta mengandung nilai gizi yang cukup tinggi. Mangga kualitas ekspor harus memperhatikan keseragaman mutu dan kualitas dari buah mangga tersebut. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi, keterbatasan sistem sortasi manual dikembangkan dengan suatu metode atau alat sortasi mangga. Alat sortasi mangga ini dikembangkan dengan sistem otomatisasi, yaitu dengan menggunakan bantuan komputer. Prathama (2002) telah melakukan penelitian mesin sortasi mangga berdasarkan pengolahan citra menggunakan mikrokomputer. Mesin sortasi ini terdiri atas beberapa bagian utama, yaitu rangka mesin, unit penyalur, unit pengolahan citra, unit pemisah, unit penggerak, dan unit kontrol. Tujuan dari penelitian ini adalah memodifikasi bentuk dan mekanisme kerja unit pemisah pada mesin sortasi mangga berdasarkan pengolahan citra hasil rancangan Prathama (2002) dan mengetahui kinerja unit pemisah melalui uji teknis dan membandingkan efektivitas kerja unit pemisah terhadap hasil rancangan Prathama (2002). Penelitian ini dilakukan di bengkel Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Bahan yang digunakan sebagai objek dalam pengujian adalah buah mangga Arumanis. Bahan-bahan untuk membuat model unit pemisah, unit pemisah, dan rangka unit pemisah antara lain, yaitu triplek, kayu, besi, mur, baud, ring, solenoid, dan lain-lain. Pembuatan mesin sortasi mangga melalui beberapa tahap, yaitu pembuatan model unit pemisah, pembuatan unit pemisah, dan pembuatan rangka unit pemisah. Model terdiri dari tiga plat triplek dengan ukuran yang berbeda-beda. Plat triplek pertama (pendorong buah mangga) berukuran 35 x 280 mm dengan ketebalan 3 mm. Plat triplek kedua (slider) berukuran 35 x 280 mm ketebalan 3 mm. Plat triplek ketiga (lever) berukuran 35 x 300 mm dengan ketebalan 3 mm. Setelah pembuatan model dan uji coba model maka akan dilakukan pembuatan unit pemisah. Unit pemisah dibuat dari bahan plat besi dengan ukuran yang sama dengan model. Unit pemisah bergerak tegak lurus terhadap arah gerak conveyor (90o) dan dihubungkan dengan suatu sistem gerak dengan empat batang penghubung yang dihubungkan dengan solenoid. Solenoid yang digunakan untuk unit pemisah adalah 4 kg atau setara dengan 39.24 N terhadap gravitasi bumi dan jarak dorong sebesar 250 mm. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa didapat nilai gaya dorong sebesar 2.80 N dan gaya gesekan sebesar 2.67 N. Hal ini menunjukkan bahwa gaya dorong solenoid lebih besar daripada gaya gesekan yang terjadi, sehingga mangga akan terdorong ke dalam unit penampung.

2

Kinerja unit pemisah dipengaruhi oleh berat mangga, semakin berat mangga maka semakin lemah kinerja alat berdasarkan waktu pendorongan buah mangga sampai tepat masuk ke dalam unit pemisah atau sebaliknya. Berat mangga yang kecil dan bentuk buah yang bulat menyebabkan mangga tersebut cepat terdorong ke dalam unit penampung. Hasil pengujian terhadap lengan pendorong mangga menunjukkan bahwa rata-rata lengan pendorong satu, dua, dan tiga memiliki kecepatan dorong yang sama. Lengan pendorong satu memiliki kecepatan dorong sebesar 0.51 detik, sedangkan lengan pendorong dua dan tiga memiliki kecepatan dorong yang sama, yaitu sebesar 0.47 detik. Kapasitas unit pemisah adalah sebesar 3.04 ton mangga/jam. Tingkat kerusakan pada buah mangga berupa memar dan perubahan warna (disklorasi) yang terjadi akibat dorongan dan sentakan unit pemisah tidak terlalu besar, yaitu sebesar 3% - 7%. Hal ini menunjukkan bahwa unit pemisah yang dirancang untuk mesin sortasi ini tidak menimbulkan kerusakan pada buah mangga yang didorong. Hasil pengujian menunjukkan bahwa persentase keberhasilan pendorong pada mangga Arumanis untuk masing-masing mutu I, mutu II, dan mutu III adalah 100%.

3

RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS UNIT PEMISAH PADA MESIN SORTASI MANGGA BERBASIS PENGOLAHAN CITRA

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh : ARDIATNO YANUADI F14102106

2006 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

4

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS UNIT PEMISAH PADA MESIN SORTASI MANGGA BERBASIS PENGOLAHAN CITRA

SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh : ARDIATNO YANUADI F14102106 Dilahirkan pada tanggal 5 Januari 1984 di Bogor, Jawa Barat Tanggal Lulus : Menyetujui, Bogor,

Agustus 2006

Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr. Dosen Pembimbing Mengetahui,

Dr. Ir. Wawan Hermawan, M.S. Ketua Departemen Teknik Pertanian

5

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan tanggal 5 Januari 1984 di Bogor, Jawa Barat. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara

dari

pasangan

Kadarwan

Soewardi

dan

Soerwatinah. Memasuki usia enam tahun, Penulis menempuh pendidikan dasar di SD Negeri Panaragan 1 Bogor, dari tahun 1990-1996. Setelah itu Penulis melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 1 Bogor dan menyelesaikan pendidikan pada tahun 1999. Pada tahun yang sama, Penulis melanjutkan pendidikan ke SMU Negeri 1 Bogor. Tahun 2002, Penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) sebagai mahasiswa Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Memasuki semester lima, Penulis diterima di laboratorium Teknologi Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian sub program studi Teknik Biosistem. Selama perkuliahan Penulis aktif dalam berbagai kegiatan organisasi dan kepanitiaan. Pada tahun 2003-2005 Penulis menjabat sebagai anggota Himpunan Profesi Teknik Pertanian. Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum Motor Bakar untuk mahasiswa Semester lima. Penulis melakukan praktek lapangan di PT Gunung Madu Plantations, Bandar Lampung, Lampung. Topik yang dipelajari adalah Aspek Mekanisasi Pertanian pada Proses Budidaya dan Pengolahan Tebu di PT Gunung Madu Plantations, Lampung. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian, Penulis melakukan penelitian dengan judul ” Rancang Bangun dan Uji Teknis Unit Pemisah pada Mesin Sortasi Mangga Berbasis Pengolahan Citra” di bawah bimbingan Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr.

6

KATA PENGANTAR Alhamdulillah, satu kata yang patut terucap, atas limpahan rahmat dan karunia Allah SWT. sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Rancang Bangun dan Uji Teknis Unit Pemisah pada Mesin Sortasi Mangga Berbasis Pengolahan Citra”. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada: 1. Dr. Ir. Usman Ahmad, M.Agr., selaku pembimbing akademik yang selalu memberikan bimbingan dan pengarahan selama ini. 2. Dr. Ir. Suroso, M.Agr. dan Dr. Ir. Dewa Made Subrata, M.Agr. selaku dosen penguji yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan koreksi dan saran terhadap skripsi Penulis. 3. Pak Sulyaden, Pak Abas, dan Pak Parma, selaku laboran dan teknisi Departemen Teknik Pertanian yang telah banyak membantu selama penelitian. 4. Keluargaku, Kadarwan Soewardi, Soerwatinah, Mas Adrianto, dan Mas Andiarto Yanuardi yang selalu ada untuk memberi semangat kepada penulis. 5. Temen-temen TEP 39, untuk empat tahun yang berharga, terima kasih banyak. Penulis menyadari keterbatasan kemampuan dalam menyusun skripsi ini, oleh karena itu Penulis menyampaikan permohonan maaf dan mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat sebagaimana mestinya. Bogor, Agustus 2006 Penulis

7

DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR....................................................................................

i

DAFTAR ISI...................................................................................................

ii

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................

iii

DAFTAR TABEL ..........................................................................................

v

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................

vi

I. PENDAHULUAN .....................................................................................

1

A. LATAR BELAKANG .........................................................................

1

B. TUJUAN PENELITIAN......................................................................

2

II. TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................................

3

A. MANGGA............................................................................................

3

B. MESIN SORTASI................................................................................

7

C. SOLENOID..........................................................................................

12

D. UNIT PEMISAH..................................................................................

18

III. PENDEKATAN DESAIN .......................................................................

21

A. KRITERIA DESAIN ...........................................................................

21

B. DESAIN FUNGSIONAL ....................................................................

24

C. DESAIN STRUKTURAL ...................................................................

25

IV. METODE PENELITIAN........................................................................

28

A. WAKTU DAN TEMPAT ...................................................................

28

B. BAHAN DAN ALAT .........................................................................

28

C. TAHAPAN PENELITIAN .................................................... .............

29

D. ANALISIS RANCANGAN ..... ...........................................................

32

V. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................

38

A. PROTOTIPE ALAT ............................................................................

38

B. UJI TEKNIS.........................................................................................

47

VI. KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................................

50

A. KESIMPULAN ...................................................................................

50

B. SARAN ...............................................................................................

51

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

52

LAMPIRAN....................................................................................................

54

8

DAFTAR GAMBAR

No.

Teks

Halaman

1.

Mesin sortasi buah jeruk BSM-1. ...........................................................

10

2.

Pressure Sensitive Apple Grader. ...........................................................

11

3.

Mesin sortasi apel berbasis pengolahan citra .........................................

11

4.

Mesin sortasi apel berbasis pengolahan citra .........................................

13

5.

Pneumatic solenoid .................................................................................

14

6.

Hydraulic solenoid................. .................................................................

14

7.

Sketsa gambar solenoid...........................................................................

15

8.

Solenoid tipe tarik (a) dan solenoid tipe dorong (b)................................

16

9.

Unit pemisah rancangan Prathama (2002).............................. ................

18

10. Sketsa unit pemisah rancangan Prathama (2002)....................................

19

11.

Gambar piktorial mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra ........

21

12.

Mekanisme kerja mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra........

22

13.

Diagram Mekanisme kerja mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra .........................................................................................................

23

14.

Rancangan rangka unit pemisah dalam satuan mm ................................

26

15.

Rancangan unit pemisah dengan mekanisme empat batang penghubung........................................ .....................................................

27

16. Sketsa gaya pada mesin sortasi ...............................................................

34

17.

Detail lengan pendorong unit pemisah....................................................

35

18.

Gaya mangga pada saat mulai bergeser............................... ...................

36

19.

Desain unit pemisah pada (a) posisi off dan (b) pada posisi on ..............

37

20.

Rancangan mesin sortasi mangga yang telah dilengkapi unit pemisah dengan mekanisme baru..........................................................................

38

21.

Model unit pemisah dari bahan triplek....................................................

39

22.

Plat triplek pertama (pendorong buah mangga). .....................................

40

23.

Plat triplek kedua yang berfungsi sebagai slider.....................................

40

24.

Detail plat triplek kedua (slider) .............................................................

41

9

25. Gambar plat triplek ketiga yang berfungsi sebagai pengungkit (lever)............................... ....................................................

41

Detail plat triplek ketiga sebagai pengungkit (lever) ..............................

42

27. Solenoid yang digunakan pada unit pemisah. .........................................

43

28.

Solenoid hasil modifikasi........................................................................

43

29.

Empat batang penghubung pada unit pemisah........................................

44

30.

Unit pemisah pada mesin sortasi mangga. ..............................................

45

31.

Jarak pergeseran unit pemisah pada kedua posisi. ..................................

46

32.

Rangka unit pemisah dari bahan kayu. ...................................................

46

33.

Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh

26.

lengan pendorong mesin sortasi .............................................................. 34.

Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh lengan pendorong satu mesin sortasi ......................................................

35.

61

Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh lengan pendorong dua mesin sortasi .......................................................

36.

48

61

Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh lengan pendorong tiga mesin sortasi .......................................................

61

10

DAFTAR TABEL

No.

Teks

Halaman

1.

Komposisi kimia dan nilai makanan buah mangga ................................

5

2.

Karakteristik fisik dan kimiawi mangga Arumanis........................... .....

6

3.

Syarat SNI mangga Arumanis.................................................................

7

4.

Syarat mutu mangga Arumanis sesuai dengan permintaan segmen pasar................ ...........................................................................

8

5.

Persentase Keberhasilan Pintu Pendorong................ ..............................

20

6.

Bahan yang dibutuhkan untuk membuat model unit pemisah ................

28

7.


29

8.


29

9.

Data pengujian tahanan per dorong.........................................................

59

10. Data pengujian tahanan per tarik.............................................................

59

11.

Hasil pengujian keberhasilan unit pemisah mesin sortasi mangga ulangan ke-1.............. ..............................................................................

12.


13.

70

Hasil uji fisik buah mangga terhadap kerusakan yang terjadi (responden 3)...........................................................................................

18.

69


17.

67


16.

66

Hasil pengujian keberhasilan unit pemisah mesin sortasi mangga ulangan ke-4....... .....................................................................................

15.

64


14.

63

72


73

11

DAFTAR LAMPIRAN

No.

Teks

Halaman

1.

Gambar teknik mesin sortasi mangga ....................................... .............

2.

Perhitungan gaya gesek dan gaya dorong yang terjadi pada unit

55

pemisah....................................... ............................................................

58

3.

Grafik kinerja unit pemisah.....................................................................

61

4.

Hasil perhitungan kapasitas unit pemisah ...............................................

62

5.

Hasil uji keberhasilan unit pemisah ........................................................

63

6.

Hasil uji fisik mangga secara visual........................................................

69

12

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG Mangga merupakan salah satu buah-buahan yang telah banyak dikenal di Indonesia, dari jenis yang bermutu rendah sampai bermutu tinggi. Buah mangga merupakan salah satu buah musiman yang sangat digemari di dalam negeri. Buah ini mempunyai peluang untuk ekspor, karena mempunyai cita rasa yang khas dan lezat serta mengandung nilai gizi yang cukup tinggi. Tumbuhan mangga tumbuh hampir di seluruh wilayah Indonesia, dengan produksi terbanyak berasal dari Pulau Jawa. Indonesia termasuk dalam sepuluh besar negara penghasil mangga di dunia dengan produksi 2.67% dan total dunia pada tahun 1998 (FAO, 1998). Mangga kualitas ekspor harus memperhatikan keseragaman mutu dan kualitas dari buah mangga tersebut. Masalah yang sering muncul adalah kualitas buah mangga tidak sesuai pada saat sampai di negara tujuan. Kerusakan yang terjadi disebabkan karena perjalanan panjang menuju ke negara tujuan. Terlalu masak, memar, berair adalah kondisi yang biasa menimpa buah-buahan yang diekspor. Salah satu tahapan kegiatan pasca panen untuk komoditas buah-buahan yang dapat mengatasi masalah tersebut adalah proses sortasi dan pemutuan. Proses sortasi dan pemutuan merupakan suatu pemisahan produk berdasarkan mutu yang diperoleh melalui pencirian fisik produk yang berhubungan dengan faktor mutu produk tersebut. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi, keterbatasan sistem sortasi manual dikembangkan dengan suatu metode atau alat sortasi mangga. Alat sortasi mangga ini dikembangkan dengan sistem otomatisasi, yaitu dengan menggunakan bantuan komputer. Prathama (2002) telah melakukan penelitian mesin sortasi mangga berdasarkan pengolahan citra menggunakan mikrokomputer. Mesin sortasi ini terdiri atas beberapa bagian utama, yaitu (1) rangka mesin, (2) unit penyalur yang berupa konveyor, (3) unit pengolahan citra dengan kamera CCD, (4) unit pemisah yang digerakkan oleh solenoid, (5) unit penggerak yang terdiri dari motor listrik, dan (6) unit kontrol.

13

Persentase keberhasilan unit pendorong mangga Arumanis pada mutu I, II, dan reject adalah 100 % dan mutu III adalah 90% sedangkan mangga Gedong untuk mutu I, II, dan reject adalah 100%. Prathama (2002) menyatakan bahwa kegagalan sortasi walaupun hanya 10% (4 dari 38 buah mangga) disebabkan karena masalah teknis unit pendorong yang tidak kuat mendorong mangga Arumanis. Unit pemisah rancangan Prathama (2002) tidak dapat mendorong mangga pada mutu III dengan berat mangga sebesar: 291.86gr, 268.12gr, 332.18gr, dan 262.10gr. Selain itu sentakan unit pendorong terlalu mendadak sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada mangga. Masalah lainnya adalah arah dorongan yang tidak lurus sehingga buah mangga tidak tepat jatuh ke dalam penampung. Dalam penelitian ini akan dikembangkan unit pendorong modifikasi untuk mesin sortasi mangga tersebut. Unit pendorong dimodifikasi dengan merubah arah gerak lengan pendorong menjadi tegak lurus dengan arah gerakan konveyor agar mangga jatuh pada unit penampung yang sesuai dan tidak membentur dinding penampung ketika didorong sehingga dapat mengurangi kememaran pada buah mangga ketika didorong.

B. TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Memodifikasi bentuk dan mekanisme kerja unit pemisah pada mesin sortasi mangga berdasarkan pengolahan citra hasil rancangan Prathama (2002). 2. Mengetahui kinerja unit pemisah melalui uji teknis dan membandingkan efektivitas kerja unit pemisah terhadap hasil rancangan Prathama (2002).

14

II TINJAUAN PUSTAKA

A. MANGGA 1. Botani Mangga Mangga merupakan salah satu buah-buahan yang telah banyak dikenal di Indonesia, dari Ujung Barat sampai Timur, dari Utara sampai Selatan kita jumpai tanaman mangga dari jenis yang bermutu rendah sampai bermutu tinggi. Tanaman mangga berasal dari luar negeri, yakni India. Istilah mangga sendiri asalnya dari baahasa Tamil di India yaitu man-kay atau man-gas, kemudian dalam bahasa botaninya disebut Mangifera indica L. yang artinya tanaman mangga yang asalnya dari India (Pracaya, 1885). Pada umumnya tanaman mangga menghasilkan buah paling banyak pada waktu umurnya sekitar 20-40 tahun, dan dapat menghasilkan 10003000 buah sudah dianggap baik. Tahun-tahun yang dianggap subur dapat menghasilkan buah yaitu pada waktu umur 10-40 tahun, sesudah umur lebih dari 40 tahun hasil pemanenan akan mulai menurun (Pracaya, 2002). Tanaman mangga hidup baik di dataran rendah sampai ketinggian 300 m dari permukaan laut. Tipe iklimnya kering, curah hujan 1000-2000 mm per tahun dengan 4-7 musim kering. Tanaman mangga tumbuh baik pada tanah lempung berpasir. Tanaman tahan terhadap kekeringan. Tanah yang cocok mempunyai pH tanah 5.5-5.6. Suhu udara yang optimum 25-27º C. Suhu udara yang rendah dapat merangsang berbunga tapi kurang baik untuk perkembangan buahnya. Bunga umumnya terdapat dalam tandan atau rangkaian tandan umumnya jantan (Sunarjono, 1998). Musim berbuah mangga bersamaan dengan musim kemarau. Tanaman mangga 1.5-2 bulan setelah kemarau dan buah matang 3-4 bulan kemudian. Bila musim kemaraunya lebih kering, hasil produksinya akan lebih baik. Dengan demikian, daerah-daerah dengan musim kering yang panjang baik digunakan untuk kebun mangga (Satuhu, 1997). Menurut Pracaya (1985), buah mangga relatif besar, bentuknya bulat sampai panjang, bijinya besar gepeng, diliputi oleh daging yang tebal dan lunak serta enak dimakan. Bijinya berkulit tebal dan liat. Umumnya mangga

15

berbunga pada bulan Juli-Agustus dan buah matang dapat dipanen pada bulan September-Desember. Salah satu varietas yang mutunya tinggi adalah mangga Arumanis. 2. Karakteristik Mangga Tanda buah mangga yang sudah dapat dipanen adalah pada waktu sudah ada satu atau dua buah mangga yang masak telah jatuh dari pohonnya. Tanda buah masak adalah apabila dipegang terasa lebih lunak, telah ada perubahan warna, yaitu menjadi kuning atau kemerahan tergantung varietasnya. Mangga Arumanis jika telah tua warna menjadi hijau tua dengan banyak tertutup lapisan lilin, sehingga warna buah menjadi hijau kelabu, sedang yang telah masak pangkal buah hijau kekeringan, bentuk bulat panjang, paruh dan lekukan kelihatan (Pracaya, 1985). Menurut Aak (1991), mangga Arumanis memiliki ciri-ciri sebagai berikut : − Berat buah rata-rata 385 gr per buah, panjang 13 cm, lebar 8 cm dan tebal 7.5 cm. − Bentuk buah agak panjang, melengkung sedikit, bahunya agak lebar, ujung agak bundar. − Kulit tipis, warna hijau tua sampai kebiru-biruan, bertotol-totol coklat keputihan. Buah yang siap dipetik, diselimuti lapisan lilin halus pada pangkal buah berwarna hijau kecoklat-coklatan. − Daging buah kuning belerang, serat halus, berair dan berbau harum menyengat. Satuhu (1997), menyatakan buah mangga mulai dapat dipanen setelah sekitar 70-115 hari setelah bunga pertama mekar, bunga pertama mekar, bunga mekar penuh atau sejak terbentuknya pentil. Umur panen mangga tidak sama tergantung varietas dan lokasi tempat tumbuhnya. Budaraga (1998), menyatakan mangga Arumanis yang tua penuh adalah mangga dengan umur petik 97 hari dengan ciri antara lain bagian ujung buah penuh, warna kulit hijau kekuning-kuningan, warna daging buah merah kekuning-kuningan, kekerasan seperti gabus, keasaman seperti asam lemon dan kemanisan seperti gula sukrosa.

16

Pracaya (1985), menyatakan susunan buah mangga yang utama terdiri dari air, karbohidrat, bermacam-macam asam, protein, lemak, mineral, zat warna, tannin, vitamin-vitamin dari zat-zat yang mudah menguap yang dapat memberikan bau yang harum. Komposisi kimia dan nilai makanan buah mangga dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Komposisi kimia dan nilai makanan buah mangga Komponen Kimia Air (persen) Protein (persen) Lipid (lemak) (persen) Gula-gula (total) (persen) Serat (persen) Bahan mineral (persen) Kapur (persen) Fosfor (persen) Besi Vitamin : Vitamin A Riboflavin (vitamin B2) Thiamin (vitamin B1) Vitamin C Asam nicotinat Nilai kalori setiap 100 g

Nilai rata-rata buah mangga Masih mentah Sudah masak 90.0 86.1 0.7 0.6 0.1 0.1 8.8 1.1 0.4 0.3 0.01 0.01 0.02 0.02 4.5 mg/gram 0.3 mg/gram 150 U.I. 0.03 mg/100g 3mg/100g 39

4800 U.I. 0.05 mg/100g 0.04 mg/100g 13 mg/100g 0.3 mg/100g 50-60

Sumber : Cit. de Laroussilhe, LE MANGUIER, 1980 dalam Pracaya ,1985

Menurut Broto (1994), tingkat ketuaan atau kemasakan buah mangga merupakan faktor yang menentukan mutu buah mangga. Tingkat ketuaan atau kematangan buah mangga dapat ditentukan berdasarkan umur buah, bentuk buah, tangkai buah, lapisan lilin dan lenti sel pada kulit buah. Umur buah ditentukan dan dihitung mulai bunga mekar ataupun dari stadia pentil. Buah mangga yang telah siap dipanen terlihat berisi, sebagian besar buah dan pangkal buahnya semakin membulat, merata atau tidak berlekuk, tangkai buah mengering, tertutupi lapisan lilin berwarna putih diseluruh permukaan kulitnya, lenti selnya terlihat jelas dan lebih besar.

17

Selama

proses

pematangan,

mangga

mengalami

perubahan

karakterisitk fisik dan kimiawi seperti tertera pada Tabel 2. Tabel 2. Karakteristik fisik dan kimiawi mangga Arumanis Varietas

Ketuaan

TPT (ºBrix)

Arumanis Arumanis Arumanis Arumanis Arumanis Arumanis

Mentah Mentah Mentah Matang Matang Matang

7.00 5.60 10.40 14.50 12.80 17.70

Total Total Asam gula (%) (mg/100g) 0.90 3.50 0.90 4.80 0.60 0.20 8.50 0.30 11.40 0.10 -

Zat pati (g) 9.10 9.10 6.80 7.40 -

pH

Kekerasan (N)

3.3 3.7 4.6 6.7

8.50 1.9

Sumber : Soedibjo (1987)

3. Persyaratan Mutu Mangga Dalam pemasarannya untuk setiap komoditas, sering menghadapi kendala dalam memenuhi atau memanfaatkan peluang pasar pada masingmasing segmen pasar. Untuk menjaga kepercayaan konsumen, segmen pasar melakukan pengelompokan produk-produknya dalam beberapa kelas mutu yang diharapkan akan berpengaruh terhadap harga. Disamping itu mereka

memperketat

dalam

sortasi

produk

yang

diterima

dari

petani/kelompok tani sehingga tidak semua produk yang dihasilkan petani/kelompok tani dapat diterima oleh segmen pasar. Hal ini merupakan faktor pembatas antara segmen pasar dengan petani/kelompok tani dalam rantai pemasaran untuk setiap komoditas. Secara umum persyaratan mutu buah mangga aromanis meliputi bentuk fisik normal, tidak cacat, tidak ada bekas luka, kulit bersih dari kotoran dan bebas hama penyakit. Disamping itu rasa buahnya harus manis, kulit buah bebas dari bintik-bintik hitam. a. Syarat Mutu SNI Mangga Arumanis Berdasarkan

SNI

01-3164-1992

mutu

buah

mangga

dikelompokan dalam dua jenis yaitu Mutu I dan Mutu II seperti uraian Tabel 3.

18

Tabel 3. SyaratSNI Mangga Aromanis Syarat

Karateristik Keseragaman varietas Tingkat ketuaan

Kriteria Mutu I seragam tua, tapi tidak matang keras

Kekerasan Keseragaman ukuran Mangga cacat (jumlah/ jumlah) 0 maks.

Kadar kotoran bebas Mangga busuk (jumlah/ jumlah) 0 maks. Panjang tangkai mangga, maks. 1

Kriteria Mutu II Seragam tua, tapi tidak matang cukup keras 0 bebas 0 1

Sumber: http://www.deptan.go.id/psa/doc/baku_standar_mangga_jogja.htm, 2006

Syarat mutu yang ditetapkan oleh segmen pasar berdasarkan sortasi/pemilihan yang dilakukan oleh konsumen langsung, sehingga segmen pasar dalam hal ini melakukan sortasi buah mangga sebelum dijual. Sortasi ini akan menghasilkan mutu buah mangga arumanis yang seragam dan terjamin mutunya. Persyaratan segmen pasar mangga Arumanis dikelompokan dalam 4 kelas mutu yaitu: Kelas Mutu I, II, III dan IV. Persyaratan ini sudah mencakup persyaratan SNI sebagai persyaratan dasar. Syarat mutu mangga Arumanis sesuai dengan permintaan pasar dapat dilihat pada Tabel 4. B. MESIN SORTASI Proses sortasi dan pemutuan merupakan suatu proses pemisahan produk berdasarkan mutu yang diperoleh pada perincian sifat fisik produk yang berhubungan dengan faktor mutu produk tersebut. Buah-buahan dan sayur-sayuran mempunyai variasi mutu yang luas, yang disebabkan oleh faktor-faktor genetik, lingkungan, dan agronomi. Sortasi mutu diperlukan untuk mendapatkan keuntungan yang memadai sesuai dengan mutu produk. Pembersihan dan pemutuan (cleaning and grading) produk pertanian merupakan perlakuan sortasi utama yang dapat dilakukan di tempat panen atau di unit pengolahan dan pengemasan. Pembersihan merupakan sortasi produk pertanian dari benda asing, bagian benda yang tidak diinginkan, dan lainnya.

19

Pemutuan merupakan pemisahan produk pertanian dalam kelompok yang bernilai ekonomis berdasarkan ukuran, bentuk, warna, berat, kerusakan akibat serangga dan penyakit, dan lainnya. Spesifikasi standar pemutuan dapat berubah berdasarkan faktor pasar, seperti pelanggan, daerah atau negara, tahun, dan tekanan kompetisi. Tabel 4.

Syarat mutu mangga Arumanis sesuai dengan permintaan segmen pasar

Kriteria

Kelas Mutu Mutu II Mutu III

Mutu I

Ukuran (gr/ buah) Bentuk fisik

>600 - normal - tidak luka

Kematangan (%) Permukaan kulit Hama penyakit

550-599 - normal - tidak luka

90 %

Mutu IV


90 %


90-95%

90-95%

mulus

mulus

tidak mulus 100%, tidak luka

tidak mulus 100%, tidak luka

bebas hama

bebas hama

bebas hama

bebas hama

Sumber: http://www.deptan.go.id/psa/doc/baku_standar_mangga_jogja.htm, 2006

Menurut Peleg (1985), sebagian besar proses pemutuan masih dilakukan secara manual oleh pekerja yang terlatih (skilled labour) sehingga efektivitasnya tergantung dari kompetensi dan kemampuan pekerja. Oleh karena

itu,

pengembangan

perlengkapan

pemutuan

diarahkan

untuk

mempermudah pekerja melihat produk pertanian dari segala sisi secara jelas dalam lingkungan kerja yang lebih nyaman. Mesin sortasi produk-produk pertanian telah banyak dikembangkan dengan tujuan untuk mengkelaskan produk pertanian sesuai

dengan

kelompoknya sehingga lebih seragam, presisi, dan akurat. Alat sortasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu alat sortasi manual dan mekanis. Alat sortasi manual menggunakan bantuan tangan untuk memisahkan produk pertanian,

sedangkan

sortasi

mekanis

menggunakan

bantuan

mesin

(Pantastico, 1986). Sistem sortasi dan pemutuan untuk produk-produk pertanian dengan berbagai metode telah banyak dikembangkan untuk memperoleh hasil

20

pengkelasan produk yang lebih akurat. Silanam, et al. (2001) merancang mesin sortasi mangga berdasarkan berat. Mesin sortasi ini bertenaga motor transmisi untuk menggerakkan unit penimbang yang berputar, mangga yang melebihi standar berat untuk unit penimbang akan dikeluarkan, sedangkan yang lebih ringan akan dialirkan menuju kategori unit penimbang berikutnya dengan standar berat lebih ringan. Mesin sortasi untuk produk pangan yang dikembangkan oleh Rice Lake Weighing System dapat memisahkan produk berdasarkan beberapa kriteria, seperti berat, ukuran, bentuk, dan warna. Sistem tersebut meliputi sabuk pengumpan, konveyor penimbang bergerak, dan konveyor pengalih. Pada mesin sortasi mangga yang dirancang Prathama (2002), sistem deteksinya

berdasarkan

pengolahan

citra

menggunakan

pengendali

mikrokomputer. Mesin tersebut terdiri atas beberapa unit, yaitu unit penyalur dengan konveyor, unit pengolah citra, unit pendorong yang digerakkan oleh solenoid, unit penggerak (motor), serta unit kontrol. Dalam prosesnya buah mangga yang akan disortasi diletakkan dan diatur jaraknya secara manual di atas konveyor dari unit penyalur. Dalam sistem sortasi mekanisme unit pendorong memegang peranan penting dalam pemisahan buah mangga sesuai dengan mutunya. Unit pendorong digerakkan oleh saklar elektrik untuk mengarahkan buah menuju kelas yang sesuai. Dengan demikian proses sortasi dilakukan secara mekanikelektrik sederhana. Proses sortasi diupayakan sedemikian rupa agar tingkat kerusakan buah akibat benturan atau gesekan dengan mesin dapat ditekan sekecil mungkin (www.deptan.go.id, 2005). Mesin sortasi buah jeruk BSM-1 dapat menyortir buah jeruk menjadi empat kelas atau sesuai dengan kebutuhan. Ketepatan sortasi mencapai 90% dan buah yang rusak akibat sortasi hampir tidak ada. selain untuk jeruk, alsin ini dapat digunakan untuk menyortir buah lainyna, seperti mangga, manggis, dan salak dengan cara memodifikasi bagian penampung (hopper) dan mangkuk sortasi buah. Prototipe alsin sortasi jeruk BSM-1 terdiri atas beberapa bagian utama, yaitu kerangka utama, penampung buah jeruk (hopper), meja sortasi yang

21

diatasnya terdapat timbangan yang dilengkapi dengan saklar sentuh, kotak penampung buah hasil sortasi, power supply, dan motor penggerak 0.5 pk single phase. Permukaan mangkuk plastik dilapisi busa dan kulit sintetis untuk melindungi buah dari benturan. Berdasarkan hasil pengujian kapasitas alsin rata-rata adalah 427 kg/jam. Kapasitas tersebut diperoleh pada kecepatan putaran poros meja sortasi 7 rpm. Bila kecepatan putaran diperkecil maka kapasitas akan turun, sebaliknya bila kecepatan putaran diperbesar maka kapasitas akan bertambah namun akan menyulitkan operator pada saat mengumpan buah. Prinsip kerja mesin sortasi buah jeruk menggunakan prinsip timbangan sederhana untuk pengukuran bobot buah jeruk yang dikombinasikan dengan sistem saklar sentuh yang peka untuk menggerakkan unit pendorong elektrik untuk mengarahkan buah menuju kelas yang sesuai. dengan demikian, proses sortasi dilakukan secara mekanik elektrik yang sederhana. Gambar mesin sortasi buah jeruk BSM-1 dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Mesin sortasi buah jeruk BSM-1 (Satriyo, 2004) Perkebunan Apel Ecker adalah pemilik dari mesin sortasi apel yang dikenal dengan Pressure Sensitive Apple Grader. Mesin sortasi ini dapat juga digunakan untuk mensortasi dan membersihkan buah yang lainnya. Mesin sortasi ini cukup baik untuk mengurangi kerusakan yang terjadi pada buah. Mesin sortasi ini bekerja sangat baik untuk menghindari kerusakan yang terjadi pada buah-buahan atau sayur-sayuran, dan dapat mengelompokkan sampai 11 kelas dari buah-buahan dan sayur-sayuran tersebut. Mesin sortasi

22

ini tidak menimbulkan suara yang mengganggu, mudah dalam penggunaan dan memiliki akurasi yang tinggi. Pressure Sensitive Apple Grader dapat dilihat pada Gambar 2.

Sumber: (http://www.explorewisconsin.com, 2006)

Gambar 2. Pressure Sensitive Apple Grader. Mesin sortasi lainnya yang telah digunakan di luar negeri selain Pressure Sensitive Apple Grader adalah mesin sortasi apel yang pemutuannya menggunakan peroses pengolahan citra. Mesin sortasi tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.

Sumber: http://www.ceerichennai.org, 2006

Gambar 3. Mesin sortasi apel berbasis pengolahan citra

23

C. SOLENOID Solenoid adalah kumpulan kawat, seringkali melilit pada sebuah inti metal, yang menimbulkan sebuah medan magnet ketika sebuah arus listrik melewatinya. solenoid sangat penting karena solenoid dapat mengatur medan magnet yang ditimbulkannya dan bisa digunakan sebegai elektomagnet. Di dalam fisika, istilah solenoid biasanya diartikan khususnya untuk rancangan magnet yang menghasilkan medan magnet yang seragam pada sebuah volume ruang (dimana beberapa percobaan mungkin dilakukan). Di dalam engineering, istilah solenoid dapat juga diartikan sebagai jenis dari alat transduksi yang dapat mengubah energi menjadi momentum linear. Istilah ini juga sering disebut katup solenoid, yang merupakan penggabungan alat yang terdiri dari solenoid eletromechanical yang digerakkan secara pneumatic atau hydraulic, ataupun slonenoid switch, yang merupakan tipe khusus dari relay yang digunakan sebagai elektromagnetical solenoid untuk mengoperasikan saklar elektrik; misalnya, automobile starter solenoid, atau linear solenoid yang merupakan solenoid elektromagnet (http://en.wikipedia.org/wiki/Solenoid, 2006). Ada beberapa tipe solenoid, yaitu: a. Solenoid elektromagnet Solenoid elektromagnet terdiri dari kumparan elektromagnetik induktif yang melilit memutar pada sebuah baja atau besi (disebut dinamo). Kumparan dibentuk seperti dinamo yang dapat digerakkan keluar masuk dari

pusat,

mengubah

induksi

dari

kumparan

dan

menimbulkan

elektromagnet. Gaya yang terjadi pada dinamo sesuai untuk mengubah induksi yang terdapat pada kumparan yang selanjutnya mengubah posisi/tempat dinamo, dan arus yang mengalir sepanjang kumparan. Gaya yang terdapat pada dinamo akan selalu menggerakkan dinamo yang akan menggerakkan induksi kumparan. Solenoid elektromagnet dapat dilihat pada Gambar 4.

24

Gambar 4. Solenoid elektromagnet (www.allelectronics.com, 2006). b. Solenoid pneumatik Katup solenoid pneumatic adalah sebuah saklar untuk jalan udara ke alat pneumatik yang lainnya, biasanya merupakan suatu pendorong. Sebuah solenoid terdiri dari kumparan yang sesuai dan mudah dipindahkan, merupakan saluran gas menuju ke pintu yang sesuai, yaitu sepasang solenoid linear kecil. Katup hanya mengizinkan arus kecil melewati solenoid untuk mengubah tekanan gas yang tinggi, yaitu sekitar 100 psi (7 bar, 0.7 MPa, 0.7 MN/m²). Katup solenoid sering digunakan untuk mengontrol elemen dalam fluida. Fungsi dari katup solenoid adalah untuk mematikan, mengeluarkan, memberikan, menyalurkan atau mencampur gas dan fluida. Katup solenoid banyak ditemukan pada banyak aplikasi, misalnya perubahan yang cepat dan aman, pengujian tingkat tinggi, kesesuaian dari penggunaan suatu produk, dan rancangan padat. Solenoid pneumatik berhubungan dengan transistor, mengizinkan sinyal yang relatif kecil untuk mengontrol sebuah alat yang besar. Solenoid pneumatik juga merupakan interface antara kontrol elektronik dengan sistem pneumatik. Pada sistem pneumatik, tenaga disalurkan dan dikontrol melalui gas bertekanan rendah dengan katup solenoid dan katup servo. Berdasarkan ISO 6358 tahun 1989 dan JIS B 8390 tahun 2000, aliran rata-rata dari komponen pneumatik dicirikan oleh konduksi sonic dan perbandingan tekanan kritis. konduksi sonic mengindikasikan kemampuan aliran melewati kondisi subsonic. Di dalam nozel, batasan antara sonic dan subsonic adalah perbandingan tekanan antara hilir dan hulu dari nozel,

25

perbandingan tekanan kritis sebesar 0.5283 berdasarkan hukum Bemoullis dan proses isentropik. Solenoid pneumatik dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Pneumatic solenoid (http://i4.ebayimg.com, 2006) b. Solenoid hidrolik Katup solenoid hidrolik hampir sama dengan solenoid pneumatik, hanya saja solenoid hidrolik mengontrol aliran fluida hidrolik (minyak), sekitar 3000 psi (210 bar, 21 MPa, 21 MN/m²). Mesin hidrolik menggunakan solenoid untuk mengontrol aliran minyak menuju ke ram atau pendorong untuk menekuk/melenturkan lapisan titanium dalam proses aerospace. Solenoid hidrolik dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Hydraulic solenoid (www.hydraforce.com, 2006)

26

Solenoid merupakan gabungan antara spul yang dapat menginduksi sifat magnet batang besi lunak (soft iron) sehingga mampu menarik plat besi yang lentur. Alat ini kemudian dapat digunakan sebagai pembuka dan penutup pintu grade atau aktuator (Prathama, 2002). Solenoid dapat digunakan untuk mengoperasikan aktuator yang digerakan secara elektrik. Prinsip kerja solenoid, yaitu ketika arus listrik melewati koil/kumparan, akan timbul medan magnet yang menyebabkan suatu daya pada besi lunak plunger, mendorong plunger keluar dari kumparan. Perubahan dari arus listrik menyebabkan perubahan daya yang terdapat pada plunger dan pergerakan plunger. Pergerakan ini mungkin diakibatkan oleh suatu sistem lever (Bolton, 1996). Disamping aktuator tipe plunger yang sering digunakan, pendorong tipe pivoted amature dan pendorong rocker juga selalu digunakan. Sketsa gambar solenoid dapat dilihat pada Gambar 7. kumparan pendorong

per poros berputar

input dari kontroler

hubungan dengan perlengkapan lain

Gambar 7. Sketsa gambar solenoid (Bolton, 1996) Kumparan solenoid biasanya terdiri dari dua bagian, yaitu pendorong yang dapat digerakkan atau plunger dan bagian akhir kumparan atau back stop. Efisiensi dari solenoid tergantung dari faktor-faktor sebagai berikut, yaitu mechanical geometry, susunan elektronik dan medan magnet dari kumparan, plunger dan kerangka mesin. Plunger bebas bergerak pada pusat dengan arah linier. Ketika kumparan diberikan arus listrik "i", gaya magnet timbul antara plunger dan bagian akhir kumparan, yang menyebabkan plunger bergerak. Penggunaan

27

baja sebagai inti magnet, akan memaksimalkan gaya magnet yang dikeluarkan. Adalah penting untuk solenoid kehilangan gaya magnetnya ketika arus listrik dikeluarkan. Hal ini akan menyebabkan plunger kembali lagi ke posisi normal. Bahan dari inti (pusat) dan lapisan dari plunger harus dipilih dengan tepat untuk mengurangi gesekan dan pemakaian yang rendah. Untuk inti sebaiknya digunakan glass yang dilapisi dengan nylon dan kuningan, sedangkan untuk plunger sebaiknya digunakan lapisan nikel dengan sedikit lapisan elektro atau lapisan lain yang menimbulkan sedikit gesekan (http://www.solenoidcity.com/default.html, 2005). Arus dan kemagnetan mempunyai hubungan, medan magnet akan timbul akibat adanya arus listrik. Besarnya kekuatan medan magnet dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang mengalir melewati kawat, jarak antara kawat dan kutub magnet, serta jumlah kemagnetan yang terpusatkan di kutub-kutub magnet. Hubungan antara arus listrik dan medan magnet adalah makin besar kekuatan arus, makin besar pula medan magnet yang timbul (Daryanto, 2004). Solenoid dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan mekanisme kerjanya, yaitu solenoid tipe tarik (pull type solenoid) dan solenoid tipe dorong (push type solenoid). Kedua tipe solenoid tersebut dapat dilihat pada Gambar 8.

Penutup belakang

Mekanisme ganjalan depan

kumparan

Penghisap

Pin penghisap Penempatan

Solenoid Tipe Dorong (a)

28

Mekanisme ganjalan Penahan belakang

kumparan

Penempatan

Penghisap

Solenoid Tipe Tarik (b) Sumber: http://www.solenoidcity.com/solenoid/solenoidcatalog.htm, 2006

Gambar 8. Solenoid berdasarkan mekanisme kerja (a) solenoid tipe tarik dan (b) solenoid tipe dorong. Untuk mendapatkan besarnya medan magnet dari suatu titik dari medan magnet selain dengan menaikkan kekuatan arus juga dapat ditingkatkan dengan menggulung kawat berbentuk spiral. Kawat yang digulung dinamakan kumparan atau koil. Medan magnet yang timbul dari kumparan (di sekeliling kawat) akan saling menguatkan. Hal ini berarti bahwa kekuatan medan magnet di dalam kumparan ditentukan oleh kekuatan arus yang melewati kumparan, jumlah lilitan pada kumparan, dan panjang kumparan. Suatu cara yang sangat berbeda untuk menaikkan kekuatan medan di dalam kumparan adalah dengan menempatkan suatu inti besi di dalam kumparan. Jumlah medan magnet di dalam inti besi terdiri dari jumlah medan magnet yang disebabkan oleh arus, medan, dan kemagnetan besi (Daryanto, 2004). Jika batang besi lunak diletakkan didalam solenoid dan diberikan arus listrik, maka batang besi akan ditarik menuju solenoid dan menghasilkan medan magnet. Pergerakan ini biasanya digunakan untuk menggerakkan tuas (pengungkit), mengunci pintu, atau mengoperasikan relay. Dalam hal ini penggunaan dari saklar elektrik kecil dapat menghasilkan gaya mekanik yang besar pada tempat yang jauh. Tidak masalah jika kumparan besi diletakkan pada ujung solenoid dimana medannya tidak seragam untuk perpindahan inti

29

besi tersebut. Lagipula, hal ini tidak terlalu penting karena arus hanya mengalir

dari

satu

arah.

Arus

pengganti

akan

tetap

bekerja

(http://www.oz.net/~coilgun/home.html, 2005).

D. UNIT PEMISAH Unit pemisah atau unit pendorong pada mesin sortasi mangga menggunkan aktuator yang terdiri dari tiga buah solenoid yang dimodifikasi dengan tujuan mempunyai ruang gerak mendorong yang lebih besar dari sebelumnya. Solenoid yang digunakan memiliki kekuatan dorong sebesar 2 kg, sedangkan gaya yang dihasilkan sebesar 19.6 N dan gaya yang terjadi pada ujung lengan grade/mutu adalah 4.57 N. Syarat aktuator untuk dapat mendorong mangga adalah besar gaya yang dihasilkan pada ujung lengan pintu grade/mutu dari gaya gesek (Fkm) konveyor dengan mangga adalah harus lebih besar 2.59 N sehingga mangga dapat didorong dengan baik. Pemilihan dalam penggunaan solenoid sebaiknya disesuaikan dengan gaya, dalam hal ini gaya dorong untuk mendorong mangga dengan memperhatikan berat mangga, gaya gesek, dan momen yang terjadi (Prathama, 2002). Gambar unit pemisah yang telah dibuat oleh Prathama dapat dilihat pada Gambar 9. sedangkan sketsanya pada Gambar 10.

Gambar 9. Unit pemisah rancangan Prathama (2002).

30

Gambar 10. Sketsa unit pemisah rancangan Prathama (2002). Pada saat mendorong atau solenoid dalam keadaan menarik, aktuator bergerak membentuk sudut sekitar 60º terhadap arah pergerakan konveyor. Besar sudut yang terbentuk merupakan hal penting terhadap gaya yang dihasilkan untuk mendorong mangga, semakin besar sudut yang terbentuk oleh pergerakan aktuator maka semakin besar gaya yang dihasilkan dan sebaliknya. Mangga didorong oleh unit pendorong pada mutu I, II, dan II, kemudian ditangkap oleh operator. Mangga yang didorong oleh pintu pendorong yang keras akan mengalami kememaran akibat dorongan unit pendorong yang kuat. Memar pada buah mangga dapat dihindari dengan cara membalut pintu pendorong dengan busa (Prathama, 2002). Kegagalan sortasi walaupun hanya 10% disebabkan karena masalah teknik unit pendorong yang tidak kuat mendorong mangga Arumanis yang berukuran besar. Hal ini diakibatkan karena posisi mangga yang terlalu dekat dengan aktuator sehingga gaya dorong maksimum yang terjadi pada sudut yang dibentuk belum tercapai dan gaya yang timbul hanya dapat menggeser mangga dan tidak dapat mendorong mangga jatuh (Prathama, 2002). Dari hasil penelitian Prathama (2002), didapatkan nilai persentase keberhasilan unit pemisah pada mangga Gedong untuk mutu I, II, dan reject adalah 100% dan pada mangga Arumanis untuk mutu I, II, dan reject adalah 100% dan mutu III adalah 90%. Hasil lengkap uji keberhasilan mangga Gedong dan Arumanis dapat dilihat pada Tabel 5.

31

No 1 2 3 4

Tabel 5. Persentase Keberhasilan Pintu Pendorong Persentase Keberhasilan Pendorong Mutu Arumanis Gedong I 100% 100% II 100% 100% III 90% 100% 100% reject

Sumber : Prathama (2002)

32

III. PENDEKATAN DESAIN

A. KRITERIA DESAIN Mesin sortasi dan pemutuan mangga hasil pengembangan sebelumnya bertujuan untuk menyortir atau memisahkan mangga berdasarkan hasil pengolahan

dan

analisa

citra

atau

image

Proses

processing.

penyortiran/pemisahan dilakukan dengan mengumpankan mangga di atas konveyor berjalan, pengambilan dan pengolahan citra, konveyor bergerak dan kemudian mangga didorong oleh aktuator secara otomatis sesuai dengan penggolongan mutu hasil pengolahan citra. Mesin sortasi dan pemutuan mangga terdiri dari lima bagian, yaitu rangka mesin, unit pengumpan, unit pengolahan citra, unit pemisah, dan unit penggerak (Prathama, 2002). Gambar mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra rancangan Prathama (2002) ditunjukkan pada Gambar 11, sedangkan mekanisme kerja mesin sortasi mangga rancangan Prathama (2002) dapat dilihat pada Gambar 12. Unit Pengumpan Kamera CCD Unit Penyalur Unit Penampung

Unit Pemisah

Rangka Mesin Unit Penggerak

Gambar 11. Gambar piktorial mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra.

33

Kontroller

Kamera Warna `

S

S

S Komputer

Aktuator

Reject I

II

III

Mutu Mangga

Motor Listrik Gambar 12. Mekanisme kerja mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra Mangga Arumanis dikelompokkan berdasarkan mutunya yang terbagi menjadi empat kelas, yaitu mutu I, II, III, dan reject. Pemisahan mangga berdasarkan mutunya dilakukan dengan mendorong mangga yang terdapat di atas konveyor hingga jatuh ke dalam unit penampung sesuai dengan kelompok mutunya. Alat pendorong yang digunakan berupa aktuator yang terbuat dari plat besi dan disebut dengan unit pemisah. Untuk dapat menjatuhkan mangga unit pemisah harus bergerak membentuk sudut terhadap arah gerak konveyor. Semakin besar sudut yang terbentuk maka semakin mudah mangga terdorong ke dalam unit penampung dengan syarat daya dari unit pemisah harus lebih besar daripada gaya gesek mangga terhadap konveyor. Prathama (2002), telah membuat unit pemisah dengan menggunakan solenoid sebesar 2 kg yang menghasilkan gaya 19.6 N dan gaya dorong yang terjadi pada ujung lengan pintu pendorong sebesar 4.57 N. Pada saat mendorong, aktuator membentu sudut sebesar 60o terhadap arah pergerakan konveyor. Unit pemisah ini telah berhasil mendorong mangga Gedong dan Arumanis ke dalam unit penampung, terdapat kegagalan sebesar 10% pada mangga Arumanis pada pintu pendorong mutu III. Selain itu terjadi

34

kememaran terhadap buah mangga yang disebabkan oleh sentakan unit pemisah yang terlalu mendadak. Pada penelitian ini dibangun unit pemisah baru yang bertujuan untuk memperbaiki masalah yang terjadi pada penelitian Prathama (2002). Unit pemisah terbuat dari plat besi dengan mekanisme empat batang penghubung. Lengan pendorong dirancang agar bergerak dengan sudut 90o atau tegak lurus terhadap arah gerak konveyor. Pada salah satu ujung plat penghubung akan diberi per dengan tujuan agar arah gerak unit pemisah tetap tegak lurus terhadap arah gerak konveyor, selain itu juga agar sentakan unit pemisah tidak terlalu mendadak. Diagram hubungan antara masing-masing unit pada mesin sortasi mangga berdasarkan hasil pengolahan citra dengan pengendali mikrokomputer dapat dilihat pada Gambar 13. Mulai Input Mangga Sistem Penangkapan Citra (Camera Video)

Komputer : Sistem perekam pengolahan citra, kontroller, digital input-output (PPI 8255) Aktuator Unit Pemisah

Unit Penggerak Mutu Mangga

Gambar 13. Diagram mekanisme kerja mesin sortasi mangga berbasis pengolahan citra.

35

B. DESAIN FUNGSIONAL Komponen mesin sortasi tediri dari bagian yang memiliki fungsi yang berbeda-beda tetapi saling mendukung kerja mesin sehingga menjadi suatu sistem kerja sebagai mesin sortasi. Komponennya adalah rangka mesin, unit pengumpan, unit pengolahan citra, unit pemisah (grading) dan unit penggerak. 1. Rangka Mesin Rangka mesin berfungsi sebagai penopang semua unit mesin sortasi mangga serta menahan gaya-gaya yang terjadi akibat transmisi tenaga dan berat beban. Rangka mesin harus bersifat statis dan bentuknya harus menyatu agar getaran yang terjadi pada saat mesin sortasi beroperasi tidak akan mempengaruhi kinerja dari masing-masing unit. Seluruh bagian dari rangka mesin dibuat dari bahan besi siku, kecuali pada unit pemisah mangga yang terbuat dari kayu. Penggunaan bahan kayu untuk rangka unit pemisah mangga bertujuan agar rangka dapat dengan mudah dipindahkan. Material

yang

dipilih

dalam

pembuatan

rangka

mesin

sortasi

mempertimbangkan kekuatan bahan dan kemudahan dalam proses pengerjaannya. 2. Unit Pemisah Unit pemisah terdiri dari solenoid yang telah dimodifikasi. Solenoid adalah gulungan kawat, seringkali melilit pada sebuah inti metal, yang menimbulkan sebuah medan magnet ketika sebuah arus listrik melewatinya. Pemberian solenoid sangat penting karena dapat mengatur medan

magnet

yang

ditimbulkan

dan

bisa

digunakan

sebagai

elektomagnet. Solenoid berfungsi untuk menggerakkan unit pemisah membuka atau menutup yang dikendalikan oleh komputer. Pada penelitian Solenoid dimodifikasi dengan stainless steel berbentuk silinder yang diselubungi per yang bertujuan agar unit pemisah kembali ke posisi semula setelah mendorong mangga. Besar gaya dorong pada solenoid yang dipilih harus lebih besar daripada berat mangga yang akan disortasi. Bahan yang digunakan untuk membuat unit pemisah adalah plat besi. Plat besi merupakan bahan yang kuat dan tidak mudah lentur sehingga mampu mendorong mangga dengan baik. Pada lengan pendorong

36

diberi busa atau bahan yang lunak untuk mencegah kememaran pada mangga. C. DESAIN STRUKTURAL Pemilihan bahan-bahan yang akan digunakan sebagai komponen mesin merupakan hal yang paling mendasar. Pemilihan bahan berdasarkan hasil analisa

teknik

dengan

mempertimbangkan

ketersediannya

serta

memperhatikan segi ekonomis. Selain itu juga dimensi atau ukuran dari suatu unit yang akan dibuat harus sesuai dengan unit yang lainnya. Ukuran dari suatu unit yang tepat dapat mempengaruhi bentuk dan kinerja mesin sortasi. 1. Konstruksi Rangka Unit Pemisah Unit pemisah berfungsi untuk mendorong buah mangga ke dalam unit penampung. Rangka yang dibuat menggunakan bahan kayu kaso berukuran 40 x 60 mm. Alasan pemilihan bahan kayu sebagai rangka dkarenakan kayu mudah dalam proses pengerjaan, cukup ringan sehingga dapat dengan mudah dibongkar pasang, dan lebih ekonomis. Selain itu bahan kayu tetap memiliki syarat yang sesuai untuk rangka, yaitu kuat dan kokoh. Ukuran rangka yang dibuat harus sesuai dengan dimensi unit penampung yang telah dibuat sebelumnya agar pada saat dilakukan proses sortasi buah mangga dapat tepat terdorong masuk ke dalam unit penampung. Rangka unit pemisah memiliki dimensi 1050 x 460 mm dengan panjang kaki 850 mm. Bagian atas atau alas pada rangka diberi papan yang berukuran 1050 x 460 x 6 mm yang dilapisi dengan seng. Rancangan rangka unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 14. 2. Konstruksi Unit Pemisah Pada mesin sortasi mangga dibutuhkan suatu unit pemisah yang bertujuan untuk memisahkan buah mangga ke dalam unit penampung sesuai dengan grade mutu hasil analisa pengolahan citra dengan menggunakan kamera CCD. Unit pemisah mangga akan bergerak otomatis sesuai perintah yang telah dibuat dalam program pengolahan citra digital,

37

sehingga aktif tidaknya unit pemisah tergantung ada atau tidaknya arus listrik yang mengalir dari unit kontrol. Unit pemisah yang akan dibuat menggunakan plat besi dengan ketebalan 2 mm. Unit pemisah terdiri dari empat batang penghubung yang dihubungkan ke solenoid yang telah dimodifikasi. Rancangan unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 15. Pada salah satu ujung plat penghubung diberi per dengan tujuan agar arah gerak unit pemisah tetap tegak lurus terhadap arah gerak konveyor, selain itu pemberian per juga bertujuan agar sentakan unit pemisah tidak terlalu mendadak. Sentakan unit pemisah yang terlalu mendadak dapat menimbulkan kerusakan pada buah mangga yang disortasi. Pada lengan pintu pendorong diberi styrofoam yang dilapisi dengan busa, hal ini juga bertujuan untuk mengurangi kememaran pada saat mangga didorong. Selain itu pada bagian bawah unit pemisah juga diberi roda dengan tujuan mengurangi gesekan yang terjadi antara unit pemisah dengan konveyor.

Gambar 14. Rancangan rangka unit pemisah dalam satuan mm.

38

Pendorong

Roda Solenoid

Per dorong

Pengungkit

Slider Per tarik

Gambar 15. Rancangan unit pemisah dengan mekanisme empat batang penghubung.

39

IV. METODE PENELITIAN

A. WAKTU DAN TEMPAT 1. Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan selama tiga bulan dari bulan April sampai Juni 2006. Kegiatan penelitian meliputi perancangan unit pendorong, pembuatan unit pemisah, pengujian unit pemisah, pengolahan data dan pembuatan laporan. 2. Tempat Penelitian Penelitian ini dilakukan di bengkel Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Setelah penelitian ini selesai kemudian dilakukan pengujian unit pemisah dari modifikasi di tempat yang sama. B. BAHAN DAN ALAT Bahan yang digunakan sebagai objek dalam pengujian pada penelitian ini adalah buah mangga Arumanis yang didapat dari pedagang dalam kondisi matang dengan ciri-ciri kulit berwarna hijau kekuningan dan dengan tingkat kekerasan yang lunak. Selain itu bahan-bahan untuk membuat model unit pemisah, unit pemisah, dan rangka unit pemisah dapat dilihat pada Tabel 6, Tabel 7, dan Tabel 8. Dalam pembuatan prototipe unit pemisah membutuhkan peralatan seperti obeng, kuas, tang, gergaji, penggaris, dan spidol. Tabel 6. Bahan yang dibutuhkan untuk membuat model unit pemisah No Bahan Ukuran Jumlah 35 x 300 x 3 mm 1 1. Triplek 35 x 280 x 3 mm 2 700 x 1000 x 5 mm 1 2. Mur 8 mm 4 3. Baud 8 mm 4 4. Ring 8 mm 8 5. Solenoid CAMSCO Tas15, 4kg, 2 cm, 50-60Hz, AC 220 Volt 1

40

Tabel 7. Bahan yang dibutuhkan untuk membuat unit pemisah No. Bahan Ukuran Jumlah 35 x 300 x 3 mm 3 1. Plat besi 35 x 280 x 3 mm 6 700 x 1000 x 5 mm 1 2. Per dorong panjang = 100 mm 3 diameter = 11 mm 3. Per tarik panjang = 150 mm 3 diameter = 6 mm 4. Besi poros panjang = 150 mm 3 diameter = 10 mm 5. Mur 8 mm 20 10 mm 6 6. Baud 8 mm 20 10 mm 6 7. Ring 8 mm 40 10 mm 12 8. 280 x 35 x 8 mm 3 Styrofoam 9. Busa 280 x 35 x 5 mm 3 10. Solenoid CAMSCO Tas25, 4kg, 2 cm, 50-60Hz, AC 220 Volt 3 Tabel 8. Bahan yang dibutuhkan untuk membuat rangka unit pemisah No. Bahan Ukuran Jumlah 1050 x 40 x 60 mm 3 1. Kayu 850 x 40 x 60 mm 2 460 x 40 x 60 mm 6 150 x 40 x 60 mm 4 2. Papan Kayu 1050 x 460 x 10 mm 1 3. Seng 1050 x 460 mm 1 4. Paku 50

C. TAHAPAN PENELITIAN 1. Desain dan Pembuatan Unit Mesin Pada

mesin

sortasi

mangga

berdasarkan

pengolahan

citra

menggunakan pengendali mikrokomputer rancangan Prathama (2002), telah dibuat suatu aktuator berupa solenoid yang telah dimodifikasi melalui kontrol dengan sistem saklar sebagai unit pemisah. Pada penelitian ini dibuat suatu modifikasi dari unit pemisah tersebut dengan memodifikasi bentuk

dan

mekanisme

geraknya.

Perancangan/desain

bertujuan

menciptakan rencana teknis untuk memecahkan suatu masalah atau

41

penentuan solusi dari suatu masalah yang belum terpecahkan sebelumnya. Dalam proses perancangan dari unit mesin ini terdiri dari identifikasi masalah, pengembangan dan penyempurnaan gagasan, analisa dan pelaksanaan. Pengujian dilakukan dengan cara mensortasi atau memisahkan mangga ke dalam empat kelompok mutu (I, II, III, dan reject). Kemudian diamati mekanisme dan keberhasilan kinerja dari unit pemisah tersebut. a. Identifikasi masalah Mesin sortasi berbasis pengolahan citra menggunakan pengendali mikrokomputer rancangan Prathama (2002) yang telah dilengkapi dengan unit pemisah masih mengalami kendala, yaitu adanya kegagalan sortasi sebesar 10% (4 dari 38 buah mangga) yaitu dengan berat mangga sebesar: 291.86gr, 268.12gr, 332.18gr, dan 262.10gr pada sortasi mangga Arumanis yang disebabkan karena masalah teknis unit pendorong yang tidak kuat mendorong mangga Arumanis tersebut. Selain itu sentakan unit pendorong terlalu mendadak sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada mangga. Kegagalan juga disebabkan karena arah dorongan yang tidak lurus sehingga buah mangga tidak tepat jatuh ke dalam penampung. b. Pengembangan dan penyempurnaan Gagasan awal dari unit pemisah yang akan dibuat dengan gerakan tegak lurus terhadap arah gerak konveyor adalah dengan menggunakan lever (tuas sederhana). Unit ini memanfaatkan perbedaan panjang pergerakan yang diakibatkan oleh gerak tarik/dorong solenoid. Perbedaan panjang pergerakan ini juga dipengaruhi oleh posisi pivot. Komponen-komponen yang akan digunakan pada unit pemisah meliputi plat besi siku, plat besi strip, mur, baud, besi poros, besi ring, dan solenoid berkekuatan 4 kg.

42

c. Analisis Dilakukan perhitungan yang menyangkut pembuatan mesin, baik aspek mekanika, kebutuhan tenaga, ketersediaan komponen di pasaran, maupun kendala yang mungkin terjadi di lapang. d. Pelaksanaan Pelaksanaan merupakan langkah untuk mewujudkan hasil rancangan ke dalam bentuk fisik dari mesin sortasi. Prototipe atau bentuk fisik unit pemisah dibuat berdasarkan rancangan unit pemisah yang sudah dipindahkan ke dalam gambar teknik dan dilengkapi dengan semua informasi yang diperlukan. 2. Uji Teknis Untuk mencapai hasil kinerja mesin sortasi yang baik, yaitu mesin yang dapat melakukan sortasi dan pemutuan buah mangga secara otomatis dan efisien. Dalam penelitian ini proses pengujian hanya dilakukan pada unit pemisah, tanpa mengaktifkan unit-unit mesin yang lainnya. Analisis yang dilakukan dalam pengujian: a. Analisa kapasitas unit pemisah Untuk menghitung kapasitas unit pemisah, parameter yang digunakan adalah berat keseluruhan buah mangga yang akan disortasi dan waktu yang dibutuhkan untuk mendorong seluruh buah mangga. Dapat dihitung menggunakan persamaan di bawah ini :

q=

m ......................................................................................(1) t

dimana : q = kapasitas (kg/jam) m = berat buah mangga (kg) t = waktu yang dibutuhkan unit pemisah untuk mendorong mangga ke dalam penampung sampai kembali ke posisi semula (jam).

43

b. Uji keberhasilan unit pemisah Pengujian dilakukan dengan cara meletakkan buah mangga tepat di depan unit pemisah dengan posisi memanjang searah dengan konveyor. Hal ini dilakukan dengan pertimbangan unit pengumpan mengakibatkan posisi buah mangga tepat berada di tengah konveyor dan di depan unit pemisah dengan posisi buah memanjang searah dengan konveyor. Maksud uji keberhasilan unit pemisah dalam hal ini adalah persentase jumlah mangga yang dapat didorong ke dalam penampung dengan jumlah total mangga atau dapat dirumuskan sebagai berikut :

Es =

Mg × 100% .....................................................................(2) Mt

dimana : Es = uji keberhasilan pendorong (%) Mg = jumlah buah mangga yang dapat didorong dan jatuh di penampung yang sesuai (kg) Mt = jumlah total mangga yang didorong (kg) c. Kerusakan pada buah mangga akibat sentakan unit pemisah Sentakan menyebabkan permukaan sel dan stress akibat luka jaringan-jaringan di dalam buah mangga. Kerusakan-kerusakan yang terjadi seperti, flavour yang tidak sedap, disklorasi dan kehilangan ketegaran permukaan sel atau pelunakan dinding sel. Disklorasi utama yang terjadi pada buah mangga yang terluka adalah reaksi pencoklatan (Mayer, 1987). Kerusakan (memar, reaksi pencoklatan dan pelunakan dinding sel) dapat dilihat secara visual pada saat pengujian. Tingkat kerusakan mangga dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Persentase kerusakan mangga =

Σmanggayangrusak × 100% .................(6) Σmangga

44

D. ANALISIS RANCANGAN

Untuk mencapai hasil kinerja mesin yang baik, yaitu mesin yang dapat melakukan sortasi dan pemutuan buah mangga secara otomatis dan efisien, maka dalam perancangan perlu dipertimbangkan : 1. Gaya gesek statik Solenoid dapat digunakan untuk mengoperasikan aktuator yang digerakkan secara elektrik. Solenoid merupakan gabungan antara spul yang dapat menginduksi sifat magnet batang besi lunak (soft iron) sehingga mampu menarik plat besi yang lentur. Untuk mendorong buah mangga pada konveyor menuju unit penampung dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu gaya gesek statik, berat mangga, dan koefisien gesek antara konveyor dan buah mangga. Menurut Young et al. (1996), gaya gesek dapat terjadi walaupun tidak terdapat gaya lain yang mempengaruhinya. Gaya inilah yang disebut sebagai gaya gesek statis

( fs ) .

Untuk sepasang permukaan yang tertentu,

harga maksimum fs berbanding lurus dengan gaya normal (N). Jadi gaya gesekan statis yang sesungguhnya mempunyai harga diantara nol (jika tidak ada gaya bekerja sejajar pada permukaan) dan suatu harga yang berbanding lurus dengan N. Persamaan untuk mendapatkan gaya gesekan statik adalah : fs = μsN .........................................................................................(3)

dimana : fs = gaya gesekan statis (N)

μs = koefisien gesek statik N = gaya normal (N)

Sketsa gambar mengenai beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya gaya dorong dari unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 16.

45

Arah dorongan

N

fs

Penampung

µs W (a) tampak samping

fs

µs

(b) tampak atas Gambar 16. Sketsa gaya pada mesin sortasi. 2. Gaya dorong unit pemisah Unit pemisah yang dibuat akan memanfaatkan gaya dorong dari solenoid sebesar 4 kg atau 39.24 N. Gaya dorong dari solenoid akan

tersalurkan menuju ke lengan pendorong yang kemudian mendorong mangga ke penampung. Gambar detail lengan pendorong unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 17. Gaya dorong yang dihasilkan oleh lengan pendorong dipengaruhi oleh panjang lengan dan letak pivot pada lengan pendorong. Persamaan untuk mendapatkan gaya dorong menurut Beer, et.al (1988) adalah : Mo1 = F1.L1

Mo2 = F2.L2

46

dimana, Mo1 = Mo2 F1 .L1 = F2 .L2 ....................................................................................(4)

keterangan : Mo = momen (Nm)

F

= gaya (N)

L

= panjang lengan (m)

L2 L1

Gambar 17. Detail lengan pendorong unit pemisah. Lengan pendorong dapat mendorong mangga ke penampung dengan syarat gaya dorong yang dihasilkan oleh lengan pendorong lebih besar dari gaya gesek yang ditimbulkan antara mangga dan konveyor. 3. Pengaruh gaya dorong terhadap mangga pada penampung Gaya yang ditimbulkan oleh unit pemisah akan menyebabkan mangga terdorong ke dalam penampung. Pada saat mangga menggelinding, terjadi gaya gesek antara bidang miring dan mangga. Gaya yang terjadi pada mangga pada saat mulai bergeser dapat dilihat pada Gambar 18.

47

fk W sinα W cosα W

α

Gambar 18. Gaya mangga pada saat mulai bergeser. Gaya gesek yang terjadi pada mangga pada saat mulai bergeser pada bidang miring dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut : fk=μW cos α ......................................................................................(5) untuk dapat menggelinding maka, Wsinα >fk Dimana,

fk = gaya gesek (N) W = berat mangga (N) μ = koefisien gesek bidang miring α = sudut permukaan Rancangan unit pemisah hasil modifikasi dari rancangan Prathama (2002) yang akan dibuat dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 19. Prinsip kerja dari rancangan unit pemisah yang akan dibuat adalah seperti tuas sederhana (lever). Tuas sederhana dihubungkan dengan solenoid sebagai aktuator. Solenoid yang akan digunakan dalam pembuatan alat ini adalah solenoid tipe tarik. Tuas sederhana yang dihubungkan dibatasi pergerakannya dengan sebuah poros berputar sebagai titik tumpu, tujuannya adalah untuk mendapatkan pergerakan yang berlawanan dengan arah tarikan

solenoid pada ujung lain tuas sederhana. Tuas sederhana dihubungkan dengan batang luncur yang dilengkapi batang pendorong pada ujungnya. Batang luncur dipakai agar pergerakan batang pendorong lurus ke arah penampung. Cara kerjanya adalah memanfaatkan kerja solenoid untuk mendorong mangga. Posisi unit pemisah

48

hasil rancangan berbeda dengan unit pemisah rancangan Prathama (2002), yaitu dengan posisi solenoid menghadap ke arah penampung atau berbeda 90º dengan posisi sebelumnya. Arah pergerakan unit pemisah hasil rancangan juga berbeda dengan unit pemisah rancangan Prathama (2002), yaitu pergerakan batang pendorong yang tegak lurus dengan arah gerak konveyor.

Roda

Pendorong

Pengungkit

Poros berputar

Slider

(b) Poros slider (a) Gambar 19. Desain unit pemisah pada (a) posisi off dan (b) pada posisi on. Unit pemisah ini dibuat berdasarkan masalah yang timbul pada unit pemisah rancangan Prathama (2002) yang mengalami kegagalan sortasi sebesar 10%. Unit pemisah yang akan dibuat diharapkan bisa mengatasi masalah teknis lainya yang dapat mengakibatkan kegagalan sortasi, yaitu unit pendorong yang tidak kuat mendorong mangga Arumanis. Masalah lainnya adalah sentakan unit pendorong yang terlalu mendadak sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada mangga dan juga kegagalan yang disebabkan karena arah dorongan yang tidak lurus sehingga buah mangga tidak tepat jatuh ke dalam penampung.

49

V. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. PROTOTIPE ALAT

Pembuatan mesin sortasi mangga pada penelitian kali ini melalui beberapa tahap, yaitu pembuatan model unit pemisah, pembuatan unit pemisah, dan pembuatan rangka unit pemisah. Rancangan unit pemisah yang telah digabungkan dengan mesin sortasi mangga rancangan sebelumnya dapat dilihat pada Gambar 20, sedangkan gambar detail rancangan unit pemisah dapat dilihat pada Lampiran 1.

Gambar 20. Rancangan mesin sortasi mangga yang telah dilengkapi unit pemisah dengan mekanisme baru. 1. Pembuatan Model Unit Pemisah Penelitian dimulai dengan membuat suatu model atau prototipe unit pemisah modifikasi dengan menggunakan bahan-bahan yang telah disiapkan. Pembuatan model bertujuan untuk mengetahui apakah mekanisme kerja dari hasil rancangan unit pemisah bisa dilakukan atau tidak.

50

Model dibuat dengan ukuran yang sama dengan unit pemisah. Model terdiri dari tiga plat triplek dengan ukuran yang berbeda-beda. Plat triplek pertama (pendorong buah mangga) berukuran 35 x 280 mm dengan ketebalan 3 mm. Plat triplek kedua (slider) berukuran 35 x 280 mm ketebalan 3 mm. Plat triplek ketiga (lever) berukuran 35 x 300 mm dengan ketebalan 3 mm. Ketiga model plat triplek tersebut dihubungkan dengan menggunakan mur dan baud. Model unit pemisah dibuat diatas triplek dengan ukuran 700 x 1000 mm dengan ketebalan 5 mm yang berfungsi sebagai alas. Solenoid yang telah dimodifikasi dipasang diatas alas dengan menggunakan mur agar tidak terjadi pergeseran, karena pergeseran dapat mempengaruhi kerja dari model unit pemisah tersebut. Gambar model unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 21.

Plat triplek kedua

Plat triplek ketiga

Plat triplek pertama Gambar 21. Model unit pemisah dari bahan triplek. Fungsi dari plat triplek pertama adalah sebagai pendorong buah mangga ke dalam unit penampung. Plat triplek kedua berfungsi sebagai penghubung plat triplek pertama dan plat triplek ketiga, selain itu plat kedua juga berfungsi sebagai batang peluncur agar arah gerak plat triplek pertama tetap tegak lurus terhadap arah gerak konveyor. Plat triplek ketiga berfungsi untuk menghubungkan plat triplek kedua dengan solenoid serta

51

memindahkan gaya yang berasal dari solenoid ke plat triplek pertama (pendorong). Gambar rancangan plat triplek pertama dapat dilihat pada Gambar 22.

Gambar 22. Plat triplek pertama (pendorong buah mangga). Plat triplek pertama dihubungkan dengan menggunakan seng dan paku. Penggunaan seng bertujuan untuk mencegah plat triplek menjadi pecah. Plat triplek pertama dibuat memanjang dengan tujuan agar dapat mendorong seluruh bagian dari buah mangga. Hal ini berfungsi agar buah mangga terdorong sempurna ke dalam unit penampung. Plat triplek kedua dibuat dengan lubang sebagai track agar plat tersebut bisa bergerak sesuai dengan arah alur track. Track dibuat sepanjang 220 mm dengan lebar 10 mm. Pada track terdapat baud yang dipasang dengan tujuan agar plat triplek bergerak sejajar dengan lubang

track. Hal ini dimaksudkan agar plat triplek kedua tidak bergerak bebas. Gambar dari plat triplek kedua dapat dilihat pada Gambar 23. Sedangkan dimensi dari plat triplek kedua dapat dilihat pada Gambar 24.

Gambar 23. Plat triplek kedua yang berfungsi sebagai slider.

52

Satuan dalam mm Gambar 24. Detail plat triplek kedua (slider). Pada plat triplek ketiga terdapat lima lubang, dengan dua lubang diujungnya adalah sebagai tempat penghubung dengan bagian lainnya. Sedangkan tiga buah lubang di antara ujung plat merupakan lubang pivot (poros berputar). Setiap lubangnya memiliki dimensi yang sama yaitu dengan diameter sebesar 10 mm. Plat triplek ketiga dapat dilihat pada Gambar 25.

Gambar 25. Gambar plat triplek ketiga yang berfungsi sebagai pengungkit (lever). Unit pemisah yang dirancang harus memiliki jarak pergeseran yang sama dengan lebar konveyor, yaitu sebesar 250 mm. Hal ini bertujuan agar mangga yang didorong tepat masuk ke dalam unit penampung. Jarak pivot dari lubang baud harus lebih besar dari panjang tarik

solenoid (35 mm). Oleh karena itu diambil jarak sebesar 40 mm dari titik tengah baud sebagai nilai terdekat dari panjang tarik solenoid. Jarak ini bertujuan agar plat triplek kedua dapat bergerak sejauh 250 mm. Jarak

53

pivot selanjutnya sebesar 60 mm dan 80 mm merupakan jarak alternatif jika pada jarak 40 mm plat triplek kedua tidak bergerak sejauh 250 mm. Pada hasil uji coba, ketika pivot diletakkan pada jarak 40 mm didapatkan perpindahan jarak plat triplek kedua sejauh 230 mm. Pada saat

pivot diletakkan pada jarak 60 mm didapatkan perpindahan jarak plat triplek kedua sejauh 150 mm. Sedangkan ketika pivot diletakkan pada jarak 80 mm didapatkan perpindahan jarak plat triplek kedua sejauh 120 mm.

Oleh karena itu pivot dipasang pada jarak 40 mm yang paling

mendekati jarak perpindahan yang diinginkan. Gambar detail plat triplek ketiga dapat dilihat pada Gambar 26.

Satuan dalam mm Gambar 26. Detail plat triplek ketiga sebagai pengungkit (lever). 2. Konstruksi Unit Pemisah Setelah pembuatan model dan uji coba model maka akan dilakukan pembuatan unit pemisah. Unit pemisah dibuat dari bahan plat besi dengan ukuran yang sama dengan model. Plat besi pertama merupakan pendorong buah mangga, plat besi kedua merupakan batang peluncur (slider), sedangkan plat besi ketiga merupakan batang pengungkit (lever). Plat besi pertama dan plat besi kedua dihubungkan dengan besi siku untuk memperkuat pendorong ketika dioperasikan. Pembuatan unit pemisah hampir sama dengan langkah-langkah pembuatan model. Unit pemisah dibuat sebanyak 3 buah untuk pemisahan buah mangga sesuai dengan mutu I, II , dan III. Unit pemisah diletakkan pada kerangka kayu. Pada model kerangka terbuat dari triplek dengan ukuran 70 x 100 mm, sedangkan pada unit pemisah kerangka akan terbuat dari papan kayu dengan ukuran 460 x 1050 mm.

54

Solenoid hanya bisa bergerak menarik besi lunak tanpa bisa kembali ke keadaan semula. Solenoid akan berfungsi apabila diberi arus listrik. Solenoid yang dipilih harus memiliki daya dorong yang cukup kuat sehingga dalam proses sortasi buah mangga dapat terdorong tepat masuk ke dalam unit penampung. Solenoid yang digunakan untuk unit pemisah adalah 4 kg atau setara dengan 39.24 N terhadap gravitasi bumi dan jarak dorong sebesar 20 mm. Solenoid dapat dilihat pada Gambar 27.

Gambar 27. Solenoid yang digunakan pada unit pemisah.

Solenoid dengan jarak tarikan 20 mm tersebut dihubungkan dengan batang poros yang terbuat dari stainless steel berdiameter 8 mm yang diselubungi dengan per dorong dengan panjang 100 mm. Hal ini bertujuan untuk membuat solenoid tersebut dapat kembali ke keadaan semula. Hasil modifikasi dari solenoid dapat dilihat pada Gambar 28.

Gambar 28. Solenoid hasil modifikasi.

55

Solenoid hasil modifikasi memiliki jarak tarikan solenoid yang lebih besar, yaitu 35 mm. Dengan arah gerak sebesar 90o dan dihubungkan dengan suatu sistem gerak dengan empat batang penghubung, jarak dorongan solenoid bertambah menjadi 250 mm. Empat batang penghubung yang terbuat dari besi dapat dilihat pada Gambar 29.

Batang penghubung 3

Batang penghubung 1

Batang penghubung 2 Batang penghubung 4

Gambar 29. Empat batang penghubung pada unit pemisah. Empat batang penghubung kemudian dihubungkan dengan

solenoid yang telah dimodifikasi. Pada salah satu plat besi dipasangkan satu buah per tarik sepanjang 200 mm untuk menjaga agar arah gerak plat pendorong tetap membentuk sudut 90o terhadap arah gerak konveyor. Hal ini disebabkan karena per memiliki gaya tahanan balik yang menyebabkan per tidak meregang terlalu besar, sehingga lengan pendorong tetap bergerak lurus. Pada bagian plat besi pendorong diberi styrofoam dengan ketebalan 10 mm yang dilapisi dengan busa setebal 5 mm. Unit pemisah diharapkan dapat mendorong mangga tepat ke dalam unit penampung dan juga tidak menimbulkan kerusakan pada buah mangga. Dengan adanya lapisan busa dan per tersebut diharapkan tumbukan yang terjadi antara unit pemisah dengan buah mangga tidak terlalu mendadak dan keras sehingga buah mangga yang terdorong tidak mengalami kerusakan fisik. Gambar keseluruhan dari unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 30.

56

Gambar 30. Unit pemisah pada mesin sortasi mangga. Setelah dilakukan pengujian, unit pemisah mampu menghasilkan jarak pergeseran sebesar 250 mm. Jarak pergeseran ini dihasilkan pada saat solenoid berada pada posisi on. Gambar jarak pergeseran unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 31. 3. Rangka Unit Pemisah Rangka unit pemisah dibuat dengan tujuan agar dapat menopang seluruh unit pemisah pada mesin sortasi mangga selama beroperasi. Rangka harus kokoh dan kuat menyatu dengan mesin sortasi dan juga statis agar proses sortasi dapat berjalan dengan baik. Rangka yang digunakan untuk menopang unit pemisah menggunakan bahan kayu kaso dengan dimensi 40 x 60 mm. Unit pemisah yang telah dibuat diletakkan di atas kerangka. Untuk menghubungkan antara batang kayu satu dengan batang kayu yang lain dilakukan dengan cara dipaku. Bagian atas rangka ditutup dengan plat triplek kemudian plat triplek dilapisi dengan seng agar permukaannya menjadi lebih rata. Rangka unit pemisah dapat dilihat pada Gambar 32.

57

250 mm

(a) posisi off

(b) posisi on

Gambar 31. Jarak pergeseran unit pemisah pada kedua posisi.

Gambar 32. Rangka unit pemisah dari bahan kayu.

58

B. UJI TEKNIS

1. Kinerja Unit Pemisah Kapasitas alat diperoleh dari perbandingan berat mangga total (kg) dengan waktu yang diperlukan untuk mensortasi mangga (s). Jenis mangga yang disortasi adalah mangga Arumanis yang memiliki berat antara 293 – 645.5 gram, sebanyak 30 buah yang memiliki bentuk dan tingkat kematangan bervariasi. Hasil pengujian menunjukkan bahwa berat mangga yang kecil menyebabkan mangga tersebut cepat terdorong ke dalam unit penampung, terdapat beberapa mangga yang memiliki berat yang lebih besar tetapi terdorong lebih cepat. Hal ini mungkin disebabkan karena bentuk buah mangga yang agak bulat, sehingga memungkinkan mangga menggelinding lebih cepat. Bagian unit pemisah yang mengalami gesekan mempengaruhi kinerja unit pemisah, yaitu pada tingkat kecepatan dan kemudahan dalam proses pendorongan. Gesekan terjadi pada bagian plat besi yang bergerak terhadap poros (berputar), hal ini menyebabkan kinerja unit pemisah menjadi terhambat. Gesekan yang terjadi dapat diatasi dengan memberikan solenoid yang memiliki daya dorong yang cukup besar. Berdasarkan hasil perhitungan didapatkan nilai gaya dorong sebesar 2.80 N dan gaya gesekan sebesar 2.67 N. Hal ini menunjukkan bahwa gaya dorong solenoid lebih besar daripada gaya gesekan yang terjadi, sehingga mangga akan terdorong ke dalam unit penampung. Gaya dorong solenoid untuk mendorong buah mangga dapat diketahui melalui perhitungan yang dapat dilihat pada Lampiran 2. Kinerja unit pemisah dipengaruhi oleh berat mangga, semakin berat mangga maka semakin lemah kinerja alat berdasarkan waktu pendorongan buah mangga sampai tepat masuk ke dalam unit pemisah atau sebaliknya. Grafik kinerja unit pemisah buah mangga dapat dilihat pada Gambar 33, sedangkan grafik kinerja unit pemisah dengan empat ulangan dapat dilihat pada Lampiran 3.

59

0,80 0,70

Waktu (detik)

0,60 0,50

Pendorong 1 Pendorong 2

0,40

Pendorong 3 Linear (Pendorong 2)

0,30 0,20

y = 0,0071x + 0,3632 2 R = 0,6665

0,10

0, 52

0, 48

0, 45

0, 51

0, 48

0, 54

0, 45

0, 48

0, 42

0, 41

0, 42

0, 49

0, 42

0, 32

0, 32

0,00

Berat Mangga (gram)

Gambar 33. Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh lengan pendorong mesin sortasi. Hasil pengujian terhadap lengan pendorong mangga menunjukkan bahwa rata-rata lengan pendorong satu, dua, dan tiga memiliki kecepatan dorong yang sama. Lengan pendorong satu memiliki kecepatan dorong sebesar 0.51 detik, sedangkan lengan pendorong dua dan tiga memiliki kecepatan dorong yang sama, yaitu sebesar 0.47 detik. Perbedaan kecepatan pada lengan pendorong satu dikarenakan seringnya penggunaan

solenoid untuk lengan pendorong satu pada saat pembuatan model, sehingga mempengaruhi kecepatan dorong pada saat pengujian. Berdasarkan waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh lengan pendorong untuk mendorong mangga ke dalam unit penampung, maka didapatkan nilai kapasitas unit pemisah sebesar 3.04 ton mangga/jam. Hasil perhitungan kapasitas unit pemisah dapat dilihat pada Lampiran 4. 2. Uji Keberhasilan Pendorong Uji keberhasilan pendorong merupakan uji untuk mengetahui persentase keberhasilan pendorong selama proses sortasi atau dapat dirumuskan dengan jumlah mangga yang didorong per jumlah mangga yang masuk ke dalam unit penampung dikali seratus persen. Uji pendorong dilakukan pada masing masing unit pemisah dengan jumlah dan berat buah mangga yang sama. Hasil pengujian menunjukkan bahwa

60

persentase keberhasilan pendorong pada mangga Arumanis untuk masing masing mutu I, II, dan mutu III adalah 100%. Hasil lengkap uji keberhasilan mangga dapat dilihat pada Lampiran 5. 3. Uji Fisik buah Mangga Sentakan menyebabkan permukaan sel dan stress akibat luka jaringan-jaringan di dalam buah mangga. Kerusakan-kerusakan yang terjadi seperti, flavour yang tidak sedap, disklorasi dan kehilangan ketegaran permukaan sel atau pelunakan dinding sel. Disklorasi utama yang terjadi pada buah mangga yang terluka adalah reaksi pencoklatan (Mayer, 1987). Kerusakan yang terjadi pada buah mangga antara lain memar, reaksi pencoklatan (disklorasi), dan pelunakan dinding sel. Uji fisik buah mangga dilakukan dengan tujuan untuk melihat kerusakan fisik yang terdapat pada buah mangga akibat dorongan dan sentakan dari unit pemisah. Uji fisik buah mangga dilakukan terhadap beberapa responden dengan melihat secara visual kondisi fisik buah mangga. Hasil pengumpulan data dari beberapa responden menunjukkan bahwa terjadi kerusakan fisik pada buah mangga (Lampiran 6). Kerusakan terjadi pada buah mangga yang memiliki tingkat kekerasan yang kurang baik (agak lunak), hal ini disebabkan karena mangga yang digunakan sebagai objek sudah matang dan setelah dilakukan empat kali pengujian. Kerusakan yang terjadi pada buah mangga terindikasi dari memar dan perubahan warna (disklorasi) yang

terdapat pada bagian kulit buah

mangga tanpa melihat bagian dalam buah mangga. Tingkat kerusakan yang terjadi akibat dorongan dan sentakan unit pemisah tidak terlalu besar, yaitu sebesar 3% - 7%. Hal ini menunjukkan bahwa unit pemisah yang dirancang untuk mesin sortasi ini tidak menimbulkan kerusakan pada buah mangga yang didorong.

61

VI. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

1. Hasil perhitungan gaya-gaya yang bekerja pada unit pemisah yang dirancang menunjukkan bahwa didapat nilai gaya dorong sebesar 2.80 N dan gaya gesekan sebesar 2.67 N. Hal ini menunjukkan bahwa gaya dorong solenoid lebih besar daripada gaya gesekan yang terjadi, sehingga mangga akan terdorong ke dalam unit penampung. 2. Kinerja unit pemisah dipengaruhi oleh berat mangga, semakin berat mangga maka semakin lemah kinerja alat berdasarkan waktu pendorongan buah mangga sampai tepat masuk ke dalam unit pemisah atau sebaliknya. Berat mangga yang kecil dan bentuk buah yang bulat menyebabkan mangga tersebut cepat terdorong ke dalam unit penampung. 3. Hasil pengujian terhadap lengan pendorong mangga menunjukkan bahwa rata-rata lengan pendorong satu, dua, dan tiga memiliki kecepatan dorong yang sama. Lengan pendorong satu memiliki kecepatan dorong sebesar 0.51 detik, sedangkan lengan pendorong dua dan tiga memiliki kecepatan dorong yang sama, yaitu sebesar 0.47 detik. 4. Berdasarkan waktu rata-rata yang dibutuhkan oleh lengan pendorong untuk mendorong mangga ke dalam unit penampung, maka didapatkan nilai kapasitas unit pemisah sebesar 3.04 ton mangga/jam. 5. Tingkat kerusakan yang terjadi akibat dorongan dan sentakan unit pemisah tidak terlalu besar, yaitu sebesar 3% - 7%. Hal ini menunjukkan bahwa unit pemisah yang dirancang untuk mesin sortasi ini tidak menimbulkan kerusakan pada buah mangga yang didorong. 6. Hasil pengujian menunjukkan bahwa persentase keberhasilan pendorong pada mangga Arumanis untuk masing masing mutu I, mutu II, dan mutu III adalah 100%.

62

B. SARAN

Syarat buah mangga dapat terdorong ke dalam unit penampung jika gaya dorong solenoid lebih besar dari gaya gesekan yang terjadi. Pada penelitian kali ini daya dorong solenoid yang digunakan sebesar 4 kg telah cukup untuk mendorong mangga ke dalam unit penampung. Oleh karena itu solenoid yang bisa digunakan untuk menggerakkan unit pemisah tidak kurang dari 4 kg.

63

DAFTAR PUSTAKA

Agusta, I. 2003. Desain Sistem Mekanik Unit Pengumpan dan Penampung pada Mesin Sortasi Mangga Berbasis Pengolahan Citra. Skripsi. Departemen Teknik Pertanian, IPB, Bogor. Anonim. 2006. Alat Sortasi Jeruk. http://www.deptan.go.id. 23 Maret 2006, 08.00 PM. Anonim. 2006. Machine Vision System For On-Line Sorting And Grading Of FruitsLikApples.http://www.ceerichennai.org/researchactivities_fruit_sort er_new1.htm. 2 April 2006, 16.00 PM. Anonim. 2006. Pembakuan Standar Mutu Produk Beberapa Segmen Pasar Di PropinsiDaerahIstimewaYogyakartahttp://www.deptan.go.id/psa/doc/baku _standar_mangga_jogja.htm, 2 April 2006, 16.00 PM. Anonim. 2006. Solenoid. http://en.wikipedia.or.id. 23 Maret 2006, 08.45 PM. Anonim. 2006. Solenoid Construction. http://www.solenoidcity.com/default.html. 23 Maret 2006, 09.10 PM. Beer, F. P. and Johnston, E.R. 1998. Vector Mechanics for Engineers. Mc-GrawHill, Inc., New York, USA. Broto, W. 1994. Budidaya dan Pasca Panen Mangga. Pusat Perpustakaan Pertanian dan Komunikasi Penelitian. Bogor. Broto, W. di dalam Ahmad, U. and Budiastra, I Wayan. 2002. Pengembangan Alat Sortasi Buah Mangga dengan Teknik Image Processing. Laporan Penelitian Hibah Bersaing IX, Teknik Pertanian, IPB. Hansen, B. 2006. Solenoid Physics. http://www.oz.net/~coilgun/home.html. 23 Maret 2006, 09.00 PM. Hendrawati. 2001. Mempelajari Parameter Kemasan Mangga (Mangifera indica L.) dengan Metode Pengolahan Citra. Skripsi. Departemen Teknik Pertanian, IPB, Bogor. Pantastico, B. 1986. Fisiologi Pasca Panen, Penanganan dan Pemanfaatan Buahbuahan dan Sayur-sayuran Tropika dan Subtropika. Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Peleg, K. 1985. Produce, Handling, Packaging, and Distribution. AVI Pub, Westport, USA.

64

Pracaya. 1998. Bertanam Mangga. Penebar Swadaya, Jakarta. Prathama, Y. G. 2002. Desain Sistem Mekanik dan Uji Teknis Mesin Sortasi Mangga Berdasarkan Pengolahan Citra Menggunakan Pengendali Mikrokomputer. Skripsi. Departemen Teknik Pertanian, IPB, Bogor. Satuhu, S. 1997. Penanganan Mangga Segar untuk Ekspor. PT Penebar Swadaya. Jakarta. Satuhu, S. di dalam Ahmad, U. and Budiastra, I Wayan. 2002. Pengembangan Alat Sortasi Buah Mangga dengan Teknik Image Processing. Laporan Penelitian Hibah Bersaing IX, Teknik Pertanian, IPB. Young, H. D and Freedman, R. A. 1996. University Physics. Addison-Wesley Publishing Company, Inc., Massachusetts, USA.

65

LAMPIRAN

66

Lampiran 2. Perhitungan gaya gesek dan gaya dorong yang terjadi pada unit pemisah. 1. Gaya gesek mangga terhadap konveyor Persamaan yang digunakan untuk menentukan koefisien gesekan statik adalah sebagai berikut:

μ = tan θ Dimana:

µ = koefisien gesekan statik θ = sudut kemiringan (o). Koefisien gesekan statik (µs) yang didapat adalah 0.42 sedangkan gaya gesekan statik (fs) yang terjadi adalah 2.67 N. 2. Gaya gesek unit pemisah dengan meja Persamaan yang digunakan untuk menentukan gaya gesek unit pemisah dengan meja adalah sebagai berikut:

Fs = μsN Dimana:

µ = koefisien gesekan statik N = gaya normal (N). Koefisien gesekan statik (µs) yang didapat adalah 0.5 sedangkan gaya gesekan statik (fs) yang terjadi adalah 0.12 N. 3. Gaya tahanan per Persamaan yang digunakan untuk menentukan gaya tahanan per terhadap gaya dorong solenoid adalah dengan persamaan: F = −kx

Dimana: k = konstana pegas (N/m) x = regangan pegas (m) a. Per tarik Konstanta pegas yang didapatkan adalah 11.78 N/m dan regangan pegas yang terjadi adalah 0.25 m maka didapat gaya tahanan per sebesar 2.94 N (0.3 kg).

67

b. Per dorong Konstana pegas yang didapatkan adalah 120.77 N/m dan regangan pegas yang terjadi adalah 0.035 m maka didapat gaya tahanan per sebesar 4.22 N (0.4 kg). Data hasil pengujian tahanan per dorong dengan menggunakan percobaan Hukum Hooke dapat dilihat pada Tabel 9, sedangkan untuk per tarik pada Tabel 10. Tabel 9. Data pengujian tahanan per dorong No 1 2 3 4

Berat Beban (W) (gr) 420.6 541.4 623.1 827.5 Rata-rata

X0 (cm) 10 10 10 10

X1 (cm) 6.6 5.6 4.9 3.3

∆X (cm) 3.4 4.4 5.1 6.7

k (N/m) 121.36 120.71 119.86 121.16 120.77

Tabel 10. Data pengujian tahanan per tarik No 1 2 3 4

Berat Beban (W) (gr) 420.6 541.4 623.1 827.5 Rata-rata

X0 (cm) 20 20 20 20

X1 (cm) 55.6 65.1 72.1 87.6

∆X (cm) 35.6 45.1 52.1 67.6

k (N/m) 11.59 11.78 11.73 12.01 11.78

4. Gaya gesek pada poros putar Berdasarkan McLean et al. (1987) gaya gesek pada poros putar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

M =

μWD 3

dimana :

µ = koefisien gesekan W = berat poros putar (kg) D = diameter poros putar (m)

68

Koefisien gesekan (µ) adalah sebesar 0.5, berat poros putar sebesar 0.1 kg, dan diameter poros putar sebesar 0.008 m. Dari hasil perhitungan didapat nilai M sebesar 0.0013 Nm. Nilai ini diabaikan pada saat menghitung gaya lengan pendorong, karena tidak memiliki pengaruh yang nyata terhadap hasil perhitungan. 5. Gaya lengan pendorong Persamaan untuk mendapatkan gaya dorong menurut Beer, et.al (1988) adalah: Mo1 = F1.L1 Mo2 = F2.L2

Dimana: Mo1 = Mo2 F1 .L1 = F2 .L2

keterangan : Mo = momen (Nm)

F

= gaya (N)

L

= panjang lengan (m)

Contoh perhitungan: F1.L1 = F2 .L2

(F − F 1

F2 =

perdorong

)L = (F

(F − F

(F

1

pertarik

F2 =

1

2

− Fpertarik − Fgesekmeja )L2

)L )L

perdorong 1 1

+ Fgesekmeja

2

(4 − 0.3)× 4 = 0.281kg = 2.80N (0.4 + 0.12)23.5

Karena nilai fs < F2 maka mangga akan terdorong ke dalam unit penampung.

69

Lampiran 3. Grafik kinerja unit pemisah. 0.70 0.60

Waktu (detik)

0.50 Ulangan 1

0.40

Ulangan 2 Ulangan 3

0.30

Ulangan 4

0.20 0.10

51 5. 00

48 9. 70

47 7. 50

44 3. 20

43 8. 50

41 9. 60

41 9. 00

38 0. 50

37 8. 50

37 1. 10

36 2. 10

35 7. 00

34 1. 50

31 3. 50

29 3. 50

0.00

Berat Mangga (gram)

Gambar 34. Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh lengan pendorong satu mesin sortasi. 0.70 0.60

Waktu (detik)

0.50 Ulangan 1

0.40

Ulangan 2 Ulangan 3

0.30

Ulangan 4 0.20 0.10

51 5. 00

48 9. 70

47 7. 50

44 3. 20

43 8. 50

41 9. 60

41 9. 00

38 0. 50

37 8. 50

37 1. 10

36 2. 10

35 7. 00

34 1. 50

31 3. 50

29 3. 50

0.00

Berat Mangga (gram)

Gambar 35. Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh lengan pendorong dua mesin sortasi. 0.80 0.70

Waktu (detik)

0.60 0.50

Ulangan 1 Ulangan 2

0.40

Ulangan 3 Ulangan 4

0.30 0.20 0.10

51 5. 00

48 9. 70

47 7. 50

44 3. 20

43 8. 50

41 9. 60

41 9. 00

38 0. 50

37 8. 50

37 1. 10

36 2. 10

35 7. 00

34 1. 50

31 3. 50

29 3. 50

0.00

Berat Mangga (gram)

Gambar 36. Waktu yang dibutuhkan untuk mendorong buah mangga oleh lengan pendorong tiga mesin sortasi.

70

Lampiran 4. Hasil perhitungan kapasitas unit pemisah Persamaan yang digunakan untuk menghitung kapasitas unit pemisah adalah sebagai berikut:

q=

m t

dimana : q = kapasitas (kg/jam) m = berat buah mangga (kg) t = waktu yang dibutuhkan unit pemisah untuk mendorong mangga ke dalam unit penampung sampai kembali posisi semula (jam). Diketahui: Berat buah mangga rata-rata = 407.97 gr = 0.40797 kg Waktu yang dibutuhkan oleh lengan pendorong rata-rata = 0.48 detik Contoh perhitungan: q=

m 0.40797 = 0.48 = 3040.8kg / jam = 3.04ton / jam t 3600

71

Lampiran 5. Hasil uji keberhasilan unit pemisah. Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

Tabel 11. Hasil pengujian keberhasilan unit pemisah mesin sortasi mangga ulangan ke-1 Pendorong I Pendorong II Pendorong III Berat mangga Waktu Masuk Tidak Masuk Waktu Masuk Tidak Masuk Waktu Masuk Tidak Masuk 395.50 0.55 √ 0.53 √ 0.53 √ 313.50 0.33 √ 0.32 √ 0.32 √ 421.30 0.53 √ 0.51 √ 0.50 √ 419.60 0.56 √ 0.54 √ 0.54 √ 359.20 0.42 √ 0.41 √ 0.40 √ 378.50 0.42 √ 0.43 √ 0.42 √ 300.00 0.33 √ 0.33 √ 0.35 √ 371.10 0.42 √ 0.42 √ 0.41 √ 419.50 0.52 √ 0.52 √ 0.50 √ 377.50 0.51 √ 0.49 √ 0.48 √ 443.20 0.52 √ 0.50 √ 0.51 √ 380.50 0.60 √ 0.47 √ 0.48 √ 419.00 0.48 √ 0.46 √ 0.45 √ 648.50 0.65 √ 0.63 √ 0.65 √ 351.00 0.42 √ 0.51 √ 0.45 √ 509.00 0.57 √ 0.51 √ 0.52 √ 489.70 0.54 √ 0.48 √ 0.48 √ 362.10 0.48 √ 0.40 √ 0.42 √ 479.50 0.63 √ 0.54 √ 0.51 √ 379.70 0.59 √ 0.53 √ 0.42 √ 438.50 0.57 √ 0.50 √ 0.52 √ 339.50 0.40 √ 0.36 √ 0.40 √

63

72

Nomor Buah 23 24 25 26 27 28 29 30 Jumlah Rata-rata

Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Berat mangga 477.50 445.30 370.70 357.00 341.50 293.50 515.00 442.80 12239.20 407.97

Waktu 0.42 0.50 0.36 0.45 0.40 0.30 0.54 0.52 14.53 0.48

Pendorong I Masuk Tidak Masuk √ √ √ √ √ √ √ √

Waktu 0.48 0.51 0.35 0.49 0.40 0.32 0.51 0.48 13.93 0.46

Pendorong II Masuk Tidak Masuk √ √ √ √ √ √ √ √

Waktu 0.45 0.50 0.35 0.50 0.45 0.31 0.52 0.50 13.84 0.46

Pendorong III Masuk Tidak Masuk √ √ √ √ √ √ √ √

Tabel 12. Hasil pengujian keberhasilan unit pemisah mesin sortasi mangga ulangan ke-2 Pendorong I Pendorong II Pendorong III Berat mangga Tidak Waktu Masuk Masuk Waktu Masuk Tidak Masuk Waktu Masuk Tidak Masuk 395.50 0.56 √ 0.54 √ 0.53 √ 313.50 0.32 √ 0.33 √ 0.33 √ 421.30 0.55 √ 0.53 √ 0.52 √ 419.60 0.57 √ 0.55 √ 0.55 √ 359.20 0.45 √ 0.41 √ 0.42 √ 378.50 0.42 √ 0.42 √ 0.40 √ 300.00 0.35 √ 0.35 √ 0.35 √ 371.10 0.43 √ 0.45 √ 0.42 √ 419.50 0.52 √ 0.53 √ 0.51 √

64

73

Pendorong I

Nomor Buah

Berat mangga

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Jumlah Rata-rata

377.50 443.20 380.50 419.00 648.50 351.00 509.00 489.70 362.10 479.50 379.70 438.50 339.50 477.50 445.30 370.70 357.00 341.50 293.50 515.00 442.80 12239.20 407.97

Waktu 0.53 0.52 0.62 0.48 0.65 0.45 0.57 0.58 0.48 0.65 0.62 0.56 0.43 0.43 0.52 0.40 0.45 0.42 0.33 0.55 0.55 14.96 0.50

Masuk √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Pendorong II Tidak Masuk

Waktu 0.49 0.54 0.44 0.48 0.64 0.46 0.52 0.50 0.40 0.49 0.44 0.53 0.38 0.47 0.55 0.33 0.50 0.43 0.34 0.53 0.50 14.07 0.47

Masuk √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Tidak Masuk Waktu 0.49 0.52 0.47 0.45 0.68 0.45 0.51 0.50 0.42 0.51 0.40 0.50 0.42 0.45 0.55 0.38 0.49 0.45 0.31 0.55 0.48 14.01 0.47

Pendorong III Masuk √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Tidak Masuk

65

74

Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 23 24

Tabel 13. Hasil pengujian keberhasilan unit pemisah mesin sortasi mangga ulangan ke-3 Pendorong I Pendorong II Pendorong III Berat mangga Tidak Tidak Waktu Masuk Masuk Waktu Masuk Tidak Masuk Waktu Masuk Masuk 395.50 0.60 √ 0.50 √ 0.58 √ 313.50 0.35 √ 0.33 √ 0.32 √ 421.30 0.58 √ 0.56 √ 0.55 √ 419.60 0.59 √ 0.56 √ 0.58 √ 359.20 0.48 √ 0.39 √ 0.45 √ 378.50 0.45 √ 0.47 √ 0.40 √ 300.00 0.40 √ 0.33 √ 0.32 √ 371.10 0.45 √ 0.46 √ 0.40 √ 419.50 0.58 √ 0.55 √ 0.55 √ 377.50 0.50 √ 0.51 √ 0.48 √ 443.20 0.55 √ 0.57 √ 0.50 √ 380.50 0.60 √ 0.39 √ 0.50 √ 419.00 0.50 √ 0.48 √ 0.48 √ 648.50 0.63 √ 0.64 √ 0.70 √ 351.00 0.50 √ 0.43 √ 0.45 √ 509.00 0.55 √ 0.51 √ 0.52 √ 489.70 0.58 √ 0.49 √ 0.53 √ 362.10 0.50 √ 0.39 √ 0.45 √ 479.50 0.62 √ 0.44 √ 0.50 √ 379.70 0.62 √ 0.45 √ 0.45 √ 438.50 0.60 √ 0.54 √ 0.52 √ 477.50 0.48 √ 0.45 √ 0.45 √ 445.30 0.55 √ 0.55 √ 0.50 √

66

75

Pendorong I

Nomor Buah

Berat mangga

26 27 28 29 30 Jumlah Rata-rata

357.00 341.50 293.50 515.00 442.80 12239.20 407.97

Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu

Masuk

0.50 0.43 0.35 0.52 0.60 15.53 0.52

√ √ √ √ √

Pendorong II Tidak Masuk

Waktu

Masuk

0.46 0.44 0.33 0.51 0.55 14.05 0.47

√ √ √ √ √

Pendorong III Tidak Masuk

Waktu

Masuk

0.55 0.40 0.32 0.58 0.50 14.38 0.48

√ √ √ √ √

Tidak Masuk

Tabel 14. Hasil pengujian keberhasilan unit pemisah mesin sortasi mangga ulangan ke -4 Pendorong I Pendorong II Pendorong III Berat Tidak mangga Waktu Masuk Tidak Masuk Waktu Masuk Tidak Masuk Waktu Masuk Masuk 395.50 0.59 √ 0.53 √ 0.56 √ 313.50 0.42 √ 0.35 √ 0.39 √ 421.30 0.56 √ 0.54 √ 0.58 √ 419.60 0.53 √ 0.55 √ 0.58 √ 359.20 0.46 √ 0.39 √ 0.50 √ 378.50 0.51 √ 0.42 √ 0.43 √ 300.00 0.45 √ 0.31 √ 0.38 √ 371.10 0.54 √ 0.49 √ 0.46 √ 419.50 0.53 √ 0.57 √ 0.50 √ 377.50 0.59 √ 0.53 √ 0.48 √ 443.20 0.47 √ 0.57 √ 0.52 √ 380.50 0.60 √ 0.37 √ 0.50 √

67

76

Nomor Buah

Berat mangga

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Jumlah Rata-rata

419.00 648.50 351.00 509.00 489.70 362.10 479.50 379.70 438.50 339.50 477.50 445.30 370.70 357.00 341.50 293.50 515.00 442.80 12239.20 407.97

Pendorong I Waktu 0.53 0.65 0.50 0.61 0.60 0.48 0.62 0.59 0.54 0.46 0.57 0.46 0.40 0.49 0.53 0.36 0.51 0.60 15.75 0.53

Masuk √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Tidak Masuk

Pendorong II Waktu 0.46 0.65 0.45 0.50 0.50 0.40 0.45 0.44 0.51 0.43 0.45 0.55 0.35 0.50 0.44 0.36 0.57 0.54 14.17 0.47

Masuk √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Tidak Masuk

Pendorong III Waktu 0.50 0.70 0.46 0.55 0.55 0.43 0.52 0.48 0.52 0.48 0.42 0.53 0.39 0.52 0.45 0.35 0.55 0.53 14.81 0.49

Masuk √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Tidak Masuk

68

77

Lampiran 6. Hasil uji fisik mangga secara visual.

Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Tabel 15. Hasil uji fisik buah mangga terhadap kerusakan yang terjadi (responden 1) Warna Kulit Buah Bentuk Buah Kondisi Fisik Buah Kekerasan Sebelum Sesudah Hijau Agak Agak Hijau Lonjong Lunak Ada Ada Kekuningan bulat lunak Baik Baik Kerusakan Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Berat Mangga (g) 395.50 313.50 421.30 419.60 359.20 378.50 300.00 371.10 419.50 377.50 443.20 380.50 419.00 648.50 351.00 509.00 489.70 362.10 479.50 379.70 438.50

69

68

Warna Kulit Buah Nomor Buah 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Hijau

Bentuk Buah

Hijau Lonjong Kekuningan

√ √ √

Agak bulat

√ √ √ √

√ √

√ √ √

√ √ √ √

√ √

Kondisi Fisik Buah Sebelum Ada Baik Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √

Sesudah Ada Baik Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √

Kekerasan

Berat Mangga (g)

Agak lunak

Lunak

√

339.50 477.50 445.30 370.70 357.00 341.50 293.50 515.00 442.80

√ √ √ √ √ √ √ √

Tabel 16. Hasil uji fisik buah mangga terhadap kerusakan yang terjadi (responden 2) Warna Kulit Buah Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7

Hijau

Hijau Kekuningan

√ √ √ √ √ √ √

Bentuk Buah Lonjong √ √ √ √ √ √ √

Agak bulat

Kondisi Fisik Buah Sebelum Sesudah Ada Ada Baik Baik Kerusakan Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Kekerasan Lunak

Agak lunak √

√ √ √ √ √ √

Berat Mangga (g) 395.50 313.50 421.30 419.60 359.20 378.50 300.00

70

69

Warna Kulit Buah Nomor Buah 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Hijau

Hijau Kekuningan √

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Bentuk Buah Lonjong √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

Agak bulat

√ √ √ √ √ √

√

√ √

√

Kondisi Fisik Buah Sebelum Sesudah Ada Ada Baik Baik Kerusakan Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Kekerasan Lunak

Agak lunak

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Berat Mangga (g) 371.10 419.50 377.50 443.20 380.50 419.00 648.50 351.00 509.00 489.70 362.10 479.50 379.70 438.50 339.50 477.50 445.30 370.70 357.00 341.50 293.50 515.00 442.80

71

70

Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Tabel 17. Hasil uji fisik mangga terhadap kerusakan yang terjadi (responden 3) Warna Kulit Buah Bentuk Buah Kondisi Fisik Buah Kekerasan Sebelum Sesudah Hijau Agak Agak Hijau Lonjong Lunak Ada Ada Kekuningan bulat lunak Baik Kerusakan Baik Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Berat Mangga (g) 395.50 313.50 421.30 419.60 359.20 378.50 300.00 371.10 419.50 377.50 443.20 380.50 419.00 648.50 351.00 509.00 489.70 362.10 479.50 379.70 438.50

72

71

Warna Kulit Buah Nomor Buah

Bentuk Buah

Hijau Hijau Lonjong Kekuningan

22 23 24 25 26 27 28 29 30

√

Agak bulat

√ √ √

√ √ √

√ √ √

√ √ √

√

√

√ √

√

Kondisi Fisik Buah Sebelum Sesudah Ada Ada Baik Kerusakan Baik Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Kekerasan Lunak

Agak lunak √

√ √ √ √ √ √ √ √

Berat Mangga (g) 339.50 477.50 445.30 370.70 357.00 341.50 293.50 515.00 442.80

Tabel 18. Hasil uji fisik buah mangga terhadap kerusakan yang terjadi (responden 4) Warna Kulit Buah Nomor Buah 1 2 3 4 5 6 7 8

Hijau

Hijau Kekuningan

√ √ √ √ √ √ √ √

Bentuk Buah Lonjong √ √ √ √ √ √ √ √

Agak bulat

Kondisi Fisik Buah Sebelum Sesudah Ada Ada Baik Kerusakan Baik Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Kekerasan Lunak

Agak lunak √

√ √ √ √ √ √ √

Berat Mangga (g) 395.50 313.50 421.30 419.60 359.20 378.50 300.00 371.10

73

72

Warna Kulit Buah Nomor Buah 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Hijau

Hijau Kekuningan

√

Bentuk Buah Lonjong √

√ √ √

√ √ √

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √ √ √

Agak bulat

√ √ √ √ √ √ √ √

Kondisi Fisik Buah Sebelum Sesudah Ada Ada Baik Kerusakan Baik Kerusakan √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Kekerasan Lunak

Agak lunak √ √

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

Berat Mangga (g) 419.50 377.50 443.20 380.50 419.00 648.50 351.00 509.00 489.70 362.10 479.50 379.70 438.50 339.50 477.50 445.30 370.70 357.00 341.50 293.50 515.00 442.80

74

73

RANCANG BANGUN DAN UJI TEKNIS UNIT PEMISAH PADA MESIN SORTASI MANGGA BERBASIS PENGOLAHAN CITRA. Oleh : ARDIATNO YANUADI F

Recommend Documents