RANCANG BANGUN MESIN PENGUPAS DAN PEMISAH KULIT KACANG KEDELAI UNTUK MENINGKATKAN KAPASITAS SECARA MEKANIS Nasirwan(1) Safril(1), Elvis Adril(1) (1)
Staf Pengajar Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang ABSTRACT
The agriculture machine system for parer and dissociation of soy nutshell has been studied. Specifications of device are dimensions 125 x 50 x 80 cm, power motor 1 HP with rotation 1400 rpm, equipment of peeler dia=15cm, 280 rpm and efficiency 32 %, angle inclination of peeler blades (150 = 0,7). Variations of angle inclination of peeler blades are 150,200,300, in these researches. Result of research obtained angle inclination of peeler blades 300 is 8, 9 kg from sources of soy nutshell 10 kg. Cost analysis for parer and dissociation of soy nutshell is Rp.76/kg Keywords: agriculture machine system, blade I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Sumatra Barat adalah daerah pertanian yang cukup luas, hampir dua pertiga dari masyarakatnya hidup dari hasil pertanian, misalnya betanam padi, kedele, kopi, Gambir, cabai merah, pinang sirih dan lain sebagainya. Pengangguran dan kesempatan mendapatkan pekerjaan saat ini merupakan permasalahan yang cukup komplek dihadapi oleh pemerintah dan masyarakat, untuk itu diperlukan inovasi dan kreativitas kita untuk mencermati peluang kemungkinan diadakannya suatu kegiatan usaha dengan investasi/modal kecil, proses pengerjaan yang sederhana dengan penerapan teknologi yang tidak banyak menyerap biaya. Dengan sistem ekonomi kerakyatan serta otonomi daerah yang digalakkan oleh pemerintah saat ini apalagi di Sumatera Barat kembali ke Nagari, maka sudah selayaknya kita dari kalangan akademis memberikan sumbangan pemikiran dan ilmu pengetahuan melalui penelitian dan karya tulis ini dapat membantu kesulitan para petani kacang kedelai khususnya. Indonesia secara umum adalah negara agraris dan Sumatera Barat khususnya saat ini sangat membutuhkan teknologi tepat guna untuk menunjang program pemerintah, salah satunya adalah dengan merancang bangun mesin pengupas kulit kacang kedelai secara mekanis. Proses sebelumnya masih memakai cara tradisional Dari tahun ke tahun perhatian pemerintah terhadap mekanisasi pertanian meningkat, salah satunya dengan memberikan penyuluhan – penyuluhan dan kegunaan kacang kedelai. Program intensifikasi penanaman kedelai telah dilaksanakan, baik di daerah lama, daerah baru, maupun daerah transmigrasi. Untuk daerah Sumatera Barat kacang kedelai yang terkenal dan banyak diusahakan oleh masyarakat
adalah daerah Kabupaten Pasaman, Kabupaten Pesisir Selatan, Kabupaten Sawahlunto Sijunjung, Kabupaten Padang Panjang, dan Kabupaten Solok serta Kabupaten Agam daerah ini merupakan sentral kacang kedelai untuk Propinsi Sumatera Barat. 1.2. Perumusan Masalah Salah satu hasil pengolahan kacang kedelai adalah dapat diolah menjadi berbagai macam bahan - bahan makanan yang berkualitas secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu, 1). Tanpa fermentasi, Susu kedelai, Yoghurt Tahu serta tauge..2). Dengan fermentasi, Kecap, Oncom, Toco dan tempe. Kacang kedelai yang banyak digunakan untuk kebutuhan rumah makan, catering, dan beberapa industri makanan lainnya serta banyak dikonsumsi oleh masyarakat. Salah satu kendala dalam menghasilkan Kacang kedelai adalah pemakaian teknologi yang masih belum praktis dan ekonomis. Kacang kedelai yang berkualitas sangat sulit didapat yang disebabkan karena selama proses pengupasan kulit kacang kedelai secara konvensional adalah :1). Proses pengupasan kulit kacang kedelai di Sumatera Barat khususnya kegiatan pasca panen belum dilakukan secara benar, karena proses pengupasan kulit kacang masih dilakukan dengan cara menginjak-injak atau dengan cara memukulmukul mempergunakan bambu, kayu atau pelepah kelapa pada kacang kedelai yang telah dikeringkan. 2).Proses pengupasan lambat. 3). Memerlukan waktu yang lama dan tenaga yang banyak. 4).Menyebabkan biji kedelai pecah dan bercampur dengan kotoran. Kacang kedelai yang dihasilkan tidak berkualitas Untuk mengatasi hal itu salah satu solusi adalah membuat satu buah mesin yang berfungsi sebagai pemisah kulit kacang kedelai yang bekerja secara bersamaan. Untuk itu dilakukanlah penelitian dengan merancang dan membuat Mesin Pengupas Kulit
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 4, No.1, Juni 2007
Kacang Kedelai Untuk Meningkatkan Kapasitas Secara Mekanis bekerja secara bersamaan dan kontinyu dalam satu rangkaian unit proses. 1.3. Tujuan dan manfaat Tujuan dari perencanaan dan pembuatan alat ini adalah untuk memberikan suatu alternatif yang baik bagi petani kacang kedelai di Sumatera Barat dalam hal pengupasan kulit kacang kedelai. Dengan cara ini diharapkan mutu dan kualitas kacang kedelai yang dihasilkan lebih baik dari pada pengupasan yang biasa dilakukan petani, secara konvensional. Sedangkan tujuan khusus adalah: 1.
Mengembangkan dan merancang bangun suatu model/prototype mesin pengupasan kulit kacang kedelai secara mekanis untuk meningkatkan kapasitas dan produktivitas.
2.
Melakukan pengujian dan evaluasi teknis terhadap mesin pengupasan kulit kacang kedelai, untuk mengetahui kapasitas efesiensi pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai.
3.
Melakukan analisis ekonomi untuk menentukan biaya operasional dan titik impas
Keluaran dari penelitian ini berupa prototipe mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai. dalam satu rangkaian unit proses yang dapat meningkatkan kapasitas dan efisiensi pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai. Mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai ini sangat berguna bagi petani kacang kedelai usaha–usaha rumah tangga, industri makanan tradisional baik skala kecil atau menengah, dan usaha-usaha lainnya yang menggunakan kacang kedelai sebagai salah satu bahan tambah dalam makanannya. Selain itu mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai ini juga dapat digunakan oleh segala lapisan masyarakat paik pria maupun wanita, karena pengoperasiannya tidak begitu susah. Prototipe mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai dapat diproduksi dan dijual ke pasar sebagai salah kelengkapan utama pembuatan susu kedelai, yoghurt, tahu serta tauge, kecap, oncom, toco dan tempe. 2. TINJAUAN PUSTAKA Kacang kedelai dan biji kacang kedelai sebagai salah satu hasil pengolahan kacang kedelai, kemudian beberapa aplikasi teknologi yang digunakan untuk menghasilkan kacang kedelai yaitu peralatan pengupas dan pemisah kacang kedelai. Dalam bab ini dibahas teori – teori dan kutipan pustaka yang berkaitan dengan mesin pengupas dan pemisah kulit kacang kedelai secara mekanis
ISSN 1829-8958
2.1. Kacang Kedelai Hasil survey kebeberapa petani di Sumatera Barat rata–rata mereka kesulitan untuk menerapkan teknologi pengupasan kulit kacang kedelai. Pada umumnya mereka kesulitan untuk mengadakan pembuatan /membuat mesin pengupas kulit kacang kedelai, disamping harganya mahal teknologinya mereka juga belum kuasai. Sehingga untuk meningkatkan produksi mereka terbatas, karena mereka perlu tenaga kerja tambahan, ditinjau dari segi ekonomis biaya produksi mereka menjadi tinggi sehingga harga jual menjadi tinggi pula dan akibatnya mereka akan kalah bersaing. Usaha untuk meningkatkan produksi tersebut sangat perlu dilaksanakan disebabkan meningkatnya kebutuhan akan kacang kedelai setiap tahun, sebab bahan baku dari kacang kedelai dapat diolah menjadi berbagai macam bahan - bahan makanan yang berkualitas secara garis besar dapat dikelompokkan menjadi dua bagian yaitu : 1).Tanpa fermentasi, seperti susu kedelai, yoghurt, tahu serta tauge. 2). fermentasi seperti kecap, oncom, toco dan tempe 2.2. Biji Kacang Kedelai Biji kedelai terdiri dari dua bagian yaitu kulit biji dan janin. Kualitas bahan makanan asal kedelai tersebut bergantung pada biji kedelai yang didapatkan atau digunakan berarti untuk mendapatkan biji kedelai yang baik juga tergantung pada bagaimana melakukan kegiatan pasca panen. Akhirnya persoalan bahwa untuk mendapatkan biji kedelai yang bermutu baik ternyata tidak mudah, karena kegiatan pasca panen belum dilakukan secara benar. Proses pengupasan kulit kacang kedelai di Sumatera Barat khususnya kegiatan pasca panen belum dilakukan secara benar, karena proses pengupasan kulit kacang masih dilakukan dengan cara menginjak-injak atau dengan cara memukulmukul mempergunakan bambu, kayu atau pelepah kelapa pada kacang kedelai yang telah dikeringkan. Cara demikian itu disamping memerlukan waktu yang lama dan tenaga yang banyak menyebabkan biji kedelai pecah dan bercampur dengan kotoran. Untuk meminimalkan kendala-kendala tersebut tentunya juga dengan mempertimbangkan adanya peningkatan produktifitas dari kacang kedelai dengan mutu yang berkualitas. 2.3. Alat Pengupas dan Pemisah Kulit kacang Kedelai Dalam melakukan pengupasan kulit kacang kedelai, daya yang dibutuhkan untuk mengupas tentulah sangat penting dengan beberapa variabel yang mempengaruhi diantaranya sebagai berikut ; Momen pada silinder pengupas/pisau pengupas, Gaya yang bekerja pada keliling silinder pengupas, Massa 2
Rancang Bangun Mesin Pengupas dan Pemisah Kulit Kacang Kedelai untuk Meningkatkan Kapasitas Secara Mekanis (Nasirwan)
silinder pengupas, Gravitasi, pengupas memakai rumus:
Jari-jari
T1 = f1 x r1
silinder ... (1)
dimana : T1 F1 m1 g r1
= Momen pada silinder pengupas, Nm, = Gaya yang bekerja pada keliling silinder pengupas, N = m1 x g, = Massa silinder pengupas, kg, = Gravitasi, m/s2 = Jari-jari silinder pengupas, mm
F
Untuk mendapatkan massa sudu blower didapat dengan persamaan: M=ρxv
... (3)
Daya dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
P
2NT 60
... (4)
Panjang sabuk dan tipe sabuk sangat berperan dalam perhitungan penelitian ini, disebabkan sabuk sebagai penghubung antara motor, pully yang akan digunakan antara poros motor dengan poros pengupas kulit kacang kedelai, didapatkan melalui persamaan sebagai berikut: L = { п ( r1 + r2 ) + 2 X + ( r1 – r2 )2 } /X ... (5)
r
Gambar 1. Momen yang terjadi pada silinder pengupas
Pada silinder pengupas akan terjadi momen yang besar dari proses pengupasan kulit kacang kedelai disebabkan poros penghantar kacang, dimana kacang akan terkupas dengan sendirinya akibat adanya gaya gesek dari pisau pengupas dengan dinding ruang pengupas. Torsi adalah Pemanfaatkan dari gerakan sebuah motor searah (DC) putaran atau pemuntiran dari suatu gaya terhadap suatu poros. Ini diukur dengan hasil kali gaya tersebut dengan jari – jari lingkaran dimana gaya tersebut bekerja, ”Gambar (2)”
Sabuk digunakan sebagai pengantar putaran dan sekaligus bisa juga untuk mereduksi putaran dari poros motor dengan poros pengupas kulit kacang kedelai, juga sabuk antara pully pengupas kacang dengan pully blower penghemhus kulit kacang kedelai secara mekanis digunakan, maka tegangan sangat berperan dalam memutar poros sehingga ada kesingkronisasi dengan persamaan sebagai berikut : Tmax = τ x A
... (6)
Pemakaian dan pemilihan pully disesuaikan dengan sabuk yang telah direncanakan. Dalam analisa sebelumnya harus ditetapkan jenis sabuk yang digunakan typenya, untuk selanjutnya pemilihan pully juga disesuaikan alurnya dengan alur yang ada pada sabuk, sehingga berat pully dapat langsung dihitung dengan dimensi yang ada pad pully dan sabuk yang telah dipilih. 3. METODOLOGI DAN PEMBUATAN ALAT
r
Untuk menghasilkan Kacang Kedelai perlu mesin yang praktis dan ekonomis, yaitu antara proses pengupasan dan pemisahan dalam satu rangkaian unit proses, agar didapatkan sistem kerja mesin yang kontinyu, sehingga biaya operasi lebih kecil. Bentuk mesin disajikan pada ”Gambar (3)”
R
Gambar 2. Pengukuran torsi motor
Atau dengan persamaan berikut : T = F x r Untuk menghitung daya blower sebagai pemisah antara biji kacang kedelai dengan kulit kacang, perlu diketahui sebelumnya dimensi dari blower yang direncanakan dengan memakai persamaan sebagai berikut: V=Pxlxt
... (2)
Bagian–bagian utama dari pengembangan mesin pengupas kulit kacang kedelai secara mekanis adalah sebagai berikut : Corong pengumpan, Pully blower, Poros Silinder Pengupas, Ruang Blower, Ruang Silinder Pengupas, Sabuk Pully Poros Blower, Pisaupisau pengupas, Rangka, Poros blower, Pully Motor, Blower, Sabuk Pully Poros Silinder Pengupas, Pully Poros Silinder Pengupas, Sarung bantalan 3.1 Sistem Pengoperasian Mesin Pengupas Kulit Kacang Kedelai Secara Mekanis Prinsip kerja mesin ini menggunakan daya yang dihasilkan oleh motor listrik, putaran motor ini 3
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 4, No.1, Juni 2007
diperkecil dengan menggunakan pully poros silinder pengupas. Dari poros silinder pengupas ini penghantar kacang kedelai yang dilengkapi dengan pisau-pisau pengupas akan mengupas dengan adanya gesekan dengan dinding ruang pengupas dengan adanya gravitasi maka biji dan kulit kedelai jatuh kebawah , dihantar langsung menuju ruang pemisah akibat adanya kemiringan 150 derajat. Untuk memisahkan kulit dengan kacang kedelai, maka digunakan blower, digerakkan oleh pulley pada poros utama sebagai driver. Blower ini akan menghasilkan hembusan angin yang dapat meniup atau memisahkan kulit kacang kedelai. Karena kulit kedelai ini lebih ringan dibandingkan biji kacang kedelai, biji akan terpisah langsung dengan kulit akibat putaran blower. Kacang kedelai mempunyai kulit, untuk memisakan kulitnya diperlukan proses pengupasan/gesekan dan pemisahan setelah dikupas dengan bantuan Poros Silinder Pengupas pada ruang pengupas yang sedang berputar dengan poros yang sama pada Poros Silinder Pengupas, sehingga kacang kedelai termanfaat/bergesek dengan ruang pengupas, maka dengan sendirinya kacang kedelai akan terpisahkan dan dihembuskan oleh blower. seperti pada “Gambar (3)”. Untuk mendapatkan kapasitas pengupasan dan pemisahan yang lebih besar maka putaran dari screw harus dipercepat. Prinsip kerja alat Silinder Pengupas ini seperti “Gambar (3)” adalah mengesekan dan menekan bahan-bahan yang dimasukkan kedalamnya dengan memanfaatkan bentuk Silinder Pengupas dan merubah volume tempat laluan bahan yang akan dikupas. Sesuai dengan persamaan berikut: ρ =
m V
dimana ρ adalah massa jenis bahan yang akan atau telah ditekan, m adalah massa bahan, V adalah volume laluan dari bahan yang akan ditekan. Jika suatu bahan dalam hal ini kepala parutan yang masih gembur dimasukkan dengan massa m dan Volume V, dengan melakukan beberapa perubahan dari ukuran ulir yang dilalui oleh kacang kedelai. Disamping itu agar proses pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai berlangsung dengan kontinyu pada saat jatuhnya hasil pemisahan tidak menumpuk di ruang karna langsung dihembuskan oleh blower. Juga dalam proses kerja mesin ini antara putaran pengupasan dan silinder penghembusan harus diseimbangkan, karena besarnya putaran dari kedua proses tersebut berlainan. Untuk menggerakkan mesin dapat digunakan motor penggerak atau engine dengan tenaga yang lebih besar. Untuk mesin pengupasan dan pemisahan yang bekerja dalam satu rangkaian unit putaran antara silinder pengupasan dan pemisahan.
ISSN 1829-8958
Biji Kacang kedelai merupakan hasil dari proses pengupasan dan pemisahan yang berupa butiran, yang sangat banyak dikonsumsi oleh manusia. Setelah proses pengupasan dan pemisahan selesai mesin harus dibersihkan. Untuk mendapatkan kondisi mesin yang kokoh dan terhindar dari getaran maka rangka perlu dari besi plat siku dengan ukuran 4 x 3 x 0,3 (cm), dan kemudian untuk menghemat biaya pembuatan, dinding mesin terbuat dari plat baja st 37. Agar mesin lebih efisien dalam perawatan dan perbaikan, serta memudahkan pengangkutan, untuk itu mesin harus mudah dibongkar pasang. Asembling rangka diusahakan dengan baut dan dihindari pengelasan yang banyak, sehingga memudahkan dibuka-buka pasang, begitu juga pada unit pengupasan dan pemisahan Unit pengupasan berukuran Ø 40 x 20 (cm), Poros silinder pengupas dipasangkan pada rumah bearing berukuran Ø 15 x 35 (cm) dengan ukuran pully Ø 38 cm kemiringan corong pengupasan disesuaikan dengan diameter poros pemisahan. dengan jarak pisau-pisau pengupas 1cm x 35 cm x 4 bh sebanyak 25 buah yang dihubungkan ke pully motor dengan ukuran Ø 7,6 cm. Pada unit pemisahan poros blower berukuran Ø 11 x 35 (cm) juga dipasangkan dengan rumah bearing,diujung poros dipasangkan pully dengan ukuran Ø 18 cm dengan spie, selanjutnya dihubungkan dengan pully Poros silinder pengupas. 3.2.
Perancangan dan Pembuatan Mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai
Perancangan dan pembuatan mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai akan dilakukan di Bengkel Mesin Politeknik Negeri Padang. Bahan yang akan digunakan untuk pembuatan mesin yakni plat siku, plat steel, besi silinder steel, besi pejal, baut, besi silinder, dan motor listrik. Sedangkan alat/mesin yang digunakan untuk pembuatan prototipe antara lain adalah mesin bubut, mesin milling, mesin gerinda, mesin potong, mesin Scrap, dan mesin bor, dan untuk pengujian kinerja prototipe digunakan, timbangan kg, stop wach, jangka sorong, dan mistar. Mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai ini akan dibuat untuk meningkatkan efisiensi kerja proses pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai. Proses pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai selama ini terpisah, sehingga untuk menghasilkan biji menjadi lama.. Mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai ini akan dirancang dengan ukuran 125 x 50 x 80 (cm). Beberapa komponen diantaranya ruang pengupasan dan poros pemisah (Blower) dipisahkan.
4
Rancang Bangun Mesin Pengupas dan Pemisah Kulit Kacang Kedelai untuk Meningkatkan Kapasitas Secara Mekanis (Nasirwan)
3.3. Prosedur Pengujian Pengujian mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai yang telah dirancang bangun dilakukan untuk mengidentifikasi kondisi optimum. Dalam pengujian ini akan diamati kapasitas pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai, keseimbangan kecepatan pengupasan dengan kecepatan pemisahan kulit kacang kedelai, pengaruh besarnya kipasan blower. Pengujian berikut: 1. 2.
3.
4.
dilakukan
dengan
prosedur
Untuk mengetahui efisiensi mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai didapatkan dengan cara membagi antara kapasitas pengupasan dengan kapasitas hasil pemisahan (biji yang dihasilkan), dengan persamaan sebagai berikut: η=
sebagai
Cp x 100% Cs
... (8)
dimana:
Menjalankan mesin tanpa beban dengan rpm sekitar 1500 rpm. Memasukan kacang kedelai yang kering dari jemuran kedalam ruangan silinder pengupasan sebanyak 10 kg kacang kedelai kering jemuran, untuk satu kali pengujian dengan satu putaran. Melakukan pengamatan terhadap kapasitas biji kacang kedelai, keseimbangan kecepatan turun hasil pengupasan dengan kecepatan hembusan blower, dan efisiensi pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali ulangan untuk lebih cermatnya pengambilan data, sehingga hasil penelitian lebih baik.
3.3.1 Pengamatan a. Kapasitas Mesin Kapasitas mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai oleh mesin merupakan kemampuan mesin tersebut untuk mengolah bahan persatuan waktu, yang dinyatakan dengan satuan kg/jam. Kapasitas pemprosessan ini dapat dihitung dengan persamaan berikut: C=
Wp Tp
... (7)
dimana : C
c. Efisiensi pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai
= Kapasitas pemisahan (kg/jam)
η
= Efisiensi (%)
Cp = Kapasitas pengupasan (kg) Cs = Kapasitas pemisahan (kg) d. Analisis Kinerja Mesin Berdasarkan data yang didapatkan dari proses pengujian mesin akan dilakukan analisis untuk menentukan hal-hal sebagai berikut: 1) Hubungan antara kapasitas biji yang hasilkan dengan kacang kedelai yang dimasukan . Analisa hubungan antara kapasitas dan kacang kedelai yang dimasukan bertujuan untuk mengetahui kenaikan dan penurunan kapasitas berdasarkan besarnya pada 4 macam putaran mesin. 2) Hubungan antara Efisiensi dihasilkan
dengan biji yang
Analisa ini bertujuan untuk mengetahui penurunan efisiensi dengan putaran blower. 3.4 Analisis Ekonomi Analisis ekonomi akan dilakukan untuk menentukan biaya operasi pemisahan dan titik impas (BEP) dari mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai yang dimasukan ini. Perhitungan akan dilakukan berdasarkan analisis biaya yang disarankan oleh Newman (1990).
Wp = Berat biji kacang kedelai yang dihasilkan (kg)
Biaya Operasi
Tp = Total waktu pemisahan (kg)
Biaya pokok untuk operasi pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai terdiri dari biaya tetap dan biaya tidak tetap . Biaya tetap ( BT) dihitung dengan menggunakan persamaan :
b. Keseimbangan kecepatan pengupasan dengan kecepatan hantaran pemisahan (Blower ) Kecepatan pengupasan harus seimbang dengan kecepatan pemisahan, kalau diabaikan akan terjadi penumpukan hasil pengupasan pada pemisahan dan hasilnya tidak baik.. Hal ini mengakibatkan terjadi pencampuran kulit dengan biji. Pengamatan dilakukan dengan mengamati putaran silinder pengupasan dan putaran silinder blower. Kalau turunnya hasil pengupasan terlalu cepat maka putaran silinder blower harus dipercepat pula.
BT = D + I Sedangkan ,
D = (P-S) / N
... (9)
I = (IR x ( P + S) ) / 2 Jadi biaya tetap perjam (BTJ) dapat dihitung sebagai berikut : BTJ = (BT) / (Jumlah jam pemakaian mesin pengupasan dan pemisahan kacang kedelai per tahun) 5
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 4, No.1, Juni 2007
ISSN 1829-8958
dimana : D = Biaya penyusutan alat , Rp/th I = Bunga bank, Rp/th P = Harga beli alat, Rp S = Harga alat setelah N tahun, Rp N = Umur alat, tahun IR = Suku bunga bank tahunan, desimal
putaran motor, diameter poros, panjang poros, jarak pisau-pisau pengupas, sehingga dari impormasi ini didapat kapasitas pengupasan, dan akhirnya mengupas. dengan panjang Diameter Silinder 15 cm, Putaran poros Silinder 280 Rpm, Jarak pisau-pisau 0,8.d, Efisiensi Pembebanan 0,32 Masa Jenis 500 kg/m3, Faktor Pembebanan berbasarkan sudut kemiringan pisau-pisau pengupas (150 = 0,7 ).
Sedangkan biaya tidak tetap perjam ( BTTJ) akan ditentukan oleh persamaan berikut :
Motor sebagai sumber daya penggerak yang menggerakkan pully motor, yang kemudian dihubungkan pada pully silinder pengupas kacang kedelai. Dimana pada pully silinder pengupas ini terdapat dua (2) alur untuk sabuk,alur yang pertama digunakan untuk sabuk dari pully penggerak pada motor, dan alur yang kedua pada pully ini digunakan untuk sabuk dari pully poros blower.
BTTJ = F + L + R
... (10)
dimana : F = Biaya listrik untuk menggerakkan penggerak Alat, Rp / jam
motor
L = Biaya tenaga kerja, Rp/jam R = Biaya pemeliharaan dan perbaikan alat, Rp/jam Biaya operasi pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai per kg ( BOkg) adalah BOKg = ( BTJ + BTTJ)/Kapasitas pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai Dimana kapasitas pengupasan dinyatakan dalam satuan kg/jam .
dan
Bentuk komponen pengupas seperti gambar diatas dengan; Diameter Silinder = 15 cm = 0,15 m, Putaran poros Silinder = 280 Rpm, Jarak pisau-pisau = 0,8.d = 0,8 x 0,15 m = 0,12 m, Efisiensi Pembebanan = 0,32, Masa Jenis = 500kg/m3, Faktor Pembebanan berbasarkan sudut kemiringan pisau-pisau pengupas (150 = 0,7 )
pemisahan
Titik Impas (BEP ) Titik impas (kg/th) pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai dengan prototipe/model dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : BEP = ( BTTJ * jam kerja pertahun ) / ( BPMA – (BTTJ / Kapasitas pengupasan, pemisahan )) 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Perhitungan Rancangan Mesin Pada penelitian ini telah dirancang komponen mesin pengupas dan pemisah kulit kacang kedelai untuk menghasilkan kacang kedelai dalam satu rangkaian unit kerja dengan menghitung dimensi dari beberapa komponen. Pada perhitungan dimensi mesin ini, beberapa perhitungan utama yang dilakukan yaitu, daya mesin dan daya efektif motor, poros pengupas, poros blower, pully dan sabuk, pasak, bantalan, dan kemudian ukuran rangka mesin. Daya motor didapatkan dari hasil perhitungan 1,1, Hp dengan putaran 1400 rpm, dan dipilih motor dengan daya 1 Hp dari standar yang ada dipasaran.. Untuk menentukan daya motor harus diketahui kemampuan mesin dalam menghasilkan kacang kedelai yang telah terpisah dari kulitnya, yaitu kemampuan mesin dalam melakukan pengupasan didapat 0,83 Kw atau 1,1 Hp. Kemampuan mesin dalam melakukan pengupasan dipengaruhi oleh
Gambar 3 Mekanisme pengupas
Poros blower merupakan komponen menentukan dalam proses pemisahan kulit dari isi setelah proses pengupasan, yang dipengaruhi oleh adanya hembusan dan kecevatan angin dengan diameter poros 15 cm dan plat yang digunakan untuk mengipasnya dengan ukuran 1,2 mm x 200mm x 150mm. Secara prinsip, alat ini sangat sederhana dalam pengoperasiannya karena hanya digerakkan oleh sebuah motor. Bahan yang akan diolah atau kacang kedelai yang akan dikupas ini, dimasukkan kedalam silinder pengupas ”yang sedang berputar” melalui sebuah corong masuk yang terletak diujung bagian atas silinder mesin. Berikut cara pengoperasian yang perlu diperhatikan: 1.
Sebelum mesin dioperasikan, periksa kembali bagian-bagian mesin yang memiliki sambungan 6
Rancang Bangun Mesin Pengupas dan Pemisah Kulit Kacang Kedelai untuk Meningkatkan Kapasitas Secara Mekanis (Nasirwan)
3.
4.
5.
6.
b.Hubungan Jumlah Yang Terkupas Terhadap Putaran Pengupas Selanjutnya dari ”Gambar (5)”. terlihat rata-rata kacang kedelai lebih banyak dihasilkan pada kemiringan sudut pisau – pisau pengupas 300 dan waktu pengupasan lebih pendek. Berdasarkan jumlah putaran dengan kemiringan sudut pisau – pisau pengupas 300 dan putaran 425 Rpm jumlah kacang yang dihasilkan 9,0 Kg dan kulit yang dihasilkan sangat sedikit. Jumlah rata-rata kacang kedelai yang rendah dihasilkan pada putaran 280 Rpm dengan kemiringan sudut pisau – pisau pengupas 150 yaitu 8,5 kg dengan waktu lebih lama 3,85 menit. Perubahan Jumlah Kacang Kedelai pada beberapa sudut pisau pengupas dengan beberapa variasi putaran kapasitas (Kg/jam)
2.
atau bagian mesin yang berputar, dan pastikan mesin aman untuk dioperasikan. Siapkan juga bahan yang akan diolah (kacang kedelai), apakah bahan cukup tua dan kering untuk dikupas atau tidak. Hal ini dapat mengakibatkan rusaknya kacang yang akan dikupas atau dipisah- pisahkan Pada saat pengoperasian, tidak ada bahan lain yang ikut masuk bersama kacang, hal ini dapat mengganggu proses pengupasan kulit kacang kedelai. Bila bahan kacang kedelai yang akan dikupas sudah hampir habis, segera masukan bahan berikutnya. Pastikan tidak ada masalah selama pengupasan berlangsung, terutama pada saat pengupas dan pemisahan biji dengan kulit kacang kedelai. Bersihkan mesin setiap selesai memakai mesin ini, terutama pada silinder pengupas dari sisa biji dan kulit kacang kedelai, dan jangan lupa pula membersihkan saluran keluar dan masuknya.
9,2 9 8,8 8,6 8,4 8,2 280
4.2 Analisa Hasil Pengujian Kinerja Mesin
a.
Hubungan Pengupas
Kapasitas
Terhadap
Putaran
Dari hasil pengujian kinerja mesin seperti ”Gambar (4)” terlihat rata kapasitas lebih besar pada kemiringan sudut pisau – pisau pengupas 300 yaitu sebesar 193 kg/jam, tetapi berdasarkan putaran yang terjadi terdapat pada putaran poros pengupas 425 Rpm dengan kapasitas 240 kg/jam, sedangkan dari segi waktu terlihat jelas memang semakin sedikit waktu yang digunakan rata pada kemiringan sudut pisau – pisau pengupas 300. Pada sudut kemiringan tersebut proses pengupasan cepat terjadi dan cepat dihantarkan ke saluran keluar/pemisah. Perubahan Kapasitas pada beberapa kemiringan pisau pe ngupas
Dari grafik dibawah pada ”Gambar.(6)” dapat dilihat perubahan sudut pengupasan terhadap waktu yang terpakai untuk pengupasan dengan berat kacang kedelai yang sama (10 Kg). Kemiringan Pisau-Pisau Pengupas 150 Perubahan Waktu Pengupasan Kacang Kedelai pada beberapa sudut pisau pengupas dengan beberapa variasi putaran
5 4 3 2 1 0
300 kapasitas (Kg/jam)
425
Gambar.5. Perubahan Jumlah Kacang Kedelai pada beberapa sudut pisau pengupas 200
Waktu (Menitt)
Proses pengujian kinerja mesin dilakukan di bengkel mesin Politeknik Negeri Padang, Pengujian mesin dilakukan dengan beberapa kali ulangan untuk mendapatkan kapasitas dengan data seperti terlampir
354 putaran (Rpm
280
250
354
425
putaran (Rpm)
200
Gambar 6.Hubungan waktu pengupasan dengan putaran untuk Kemiringan Pisau-Pisau Pengupas 150
150 100
c. Analisa Biaya Pokok Pengupasan dan Pemisah Kulit Kacang Kedelai
50 0 280
354
putaran (Rpm)
425
Gambar.4 Perubahan Kapasitas pada beberapa kemiringan pisau pengupas150
Biaya Pokok Pengupas dan Pemisah Kulit Kacang Kedelai terdiri dari biaya tetap (BT) dan biaya tidak tetap (BTT). Biaya tetap terdiri dari biaya penyusutan (D)yaitu sebesar Rp.3,696,000/tahun dan biaya 7
Jurnal Teknik Mesin
Vol. 4, No.1, Juni 2007
bunga modal (I) sebesar Rp.990.000/tahun, dengan total biaya tetap sebesar Rp.3.690.000/tahun
ISSN 1829-8958
sebesar Rp.990.000/tahun, dengan total biaya tetap sebesar Rp.3.690.000/tahun
Biaya tidak tetap terdiri dari biaya upah tenaga kerja, biaya pemiliharaan dan perbaikan, biaya listrik atau bahan bakar yaitu sebesar Rp.55.500/hari. Dari analisis biaya tersebut diperoleh pokok pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai sebesar Rp.76/kg.
4
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.2. Saran-saran
5.1. Kesimpulan
Jangan lakukan proses pengupasan kulit kacang kedelai dalam kondisi lembab, karena tidak akan menghasilkan kapasitas yang baik dan berkualitas.
Berdasarkan hasil penelitian beberapa kesimpulan: 1.
dapat
diperoleh
Mesin pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai ini akan dirancang dengan ukuran 125 x 50 x 80 (cm). Daya motor didapatkan dari hasil perhitungan 1,1, Hp dengan putaran 1400 rpm, dan dipilih motor dengan daya 1 Hp dari standar yang ada dipasaran.Komponen pengupas dengan ukuran Diameter Silinder 15 cm, Putaran poros Silinder 280 Rpm, Jarak pisau-pisau 0,8.d, Efisiensi Pembebanan 0,32, Masa Jenis 500 kg/m3, Faktor Pembebanan berbasarkan sudut kemiringan pisau-pisau pengupas (150 = 0,7 ). Diameter poros blower 15 cm dan plat yang digunakan untuk mengipasnya dengan ukuran 1,2 mm x 200mm x 150mm.Pisau-pisau pengupas 1cm x 1cm x 35cm. Beberapa komponen standar lainya yang telah didapatkan dari hasil perhitungan, yaitu type sabuk type A.
2.
Dari hasil pengujian kinerja mesin terlihat rata kapasitas lebih besar pada kemiringan sudut pisau – pisau pengupas 300 yaitu sebesar 193 kg/jam, tetapi berdasarkan putaran yang terjadi terdapat pada putaran poros pengupas 425 Rpm dengan kapasitas 240 kg/jam, sedangkan dari segi waktu terlihat jelas memang semakin sedikit waktu yang digunakan rata pada kemiringan sudut pisau – pisau pengupas 300. Pada sudut kemiringan tersebut proses pengupasan cepat terjadi dan cepat dihantarkan ke saluran keluar/pemisah.
3.
Berat kacang yang telah terpisah dari kulitnya rata-rata dengan berat kacang sebelum dikupas 10 Kg yaitu pada kemiringan pisau pengupas 150 dengan berat kacang kedelai 8,8 Kg, untuk kemiringan pisau pengupas 200 dengan berat kacang kedelai 8,8 Kg, untuk kemiringan pisau pengupas 300 dengan berat kacang kedelai 8,9 Kg.
4.
Biaya Pokok Pengupas dan Pemisah Kulit Kacang Kedelai terdiri dari biaya tetap (BT) dan biaya tidak tetap (BTT). Biaya tetap terdiri dari biaya penyusutan (D)yaitu sebesar Rp.3,696,000/tahun dan biaya bunga modal (I)
Biaya tidak tetap terdiri dari biaya upah tenaga kerja, biaya pemiliharaan dan perbaikan, biaya listrik atau bahan bakar yaitu sebesar Rp.55.500/hari. Dari analisis biaya tersebut diperoleh pokok pengupasan dan pemisahan kulit kacang kedelai sebesar Rp.76/kg.
PUSTAKA 1.
Sularso, Ir, MSME dan Kiyosaku Suga, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987
2.
R.S. Khurmi dan J.K. Gupta, , Text Book of Machine Design, 1982
3.
R. Miller and T.J. Morrisey, Technology, New York, 1975.
4.
Cyrill Donalson, Tool Design, Formerly of Rochester institute of technology, 1976.
Metal
8
