POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012
RANCANG BANGUN PROTOTYPE PENGIRIS UMBI Mochammad Sholeh, Gatra Herlambang Pratama, Hagi Yudha Pratama, Risyky Yudha Apair Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta Kampus Baru-UI Depok 16425
Abstract Home industry of producing chips which made from tubers are currently still using a simple methodi.e. by using the cut manually, so it takes a lot of effort and quite a long time time. One of the alternatives to increase efficiency and productivity is by making a tuber slicer tool. Making the tool starts from designing the cutting mechanism. Then, the calculation starts with an experiment to find the shear stress cassava because cassava is considered to have a stronger shear stress than other tubers. And proceed by finding the amount of power the electricity motor is used, find the forces on the elements of the machine used (belt & pulleys, shaft), and the amount of capacity generated by the tuber slicer tool. After making machines, testing is done to find the actual capacity that can be generated by the tuber slicer tool. Mover uses a 0.5 HP of electricity motor with a maximum speed of 1420 rpm with a round disc about 473 rpm. The resulting capacity is 147 kg/h with a maximum diameter of tuber 75 mm and the pieces have a thickness 1 mm. Keywords : chip, tubers, capacity, thickness Abstrak Industri rumah tangga yang memproduksi makanan terbuat dari umbi-umbian dalam bentuk chip saat ini masih menggunakan metode sederhana yaitu dengan menggunakan pemotongan secara manual, sehingga selain memerlukan banyak tenaga juga waktu yang cukup lama. Salah satu alternatif untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas adalah dengan menggunakan alat pengiris umbi. Pembuatan alat dimulai dari penentuan kapasitas alat yang diinginkan, merancang bentuk mekanisme pemotongan, menentukan ukuran dan mewujudkan desain. Perhitungan dimulai dengan melakukan percobaan untuk mendapatkan nilai tegangan geser singkong karena singkong dianggap memiliki tegangan geser paling besar dibandingkan umbi-umbian lainnya. Selanjutnya menentukan daya motor listrik yang digunakan, juga gaya pada elemen mesin yang digunakan (belt & puli, poros), setelah itu menentukan ukuran dari tiap elemen alat berdasarkan perhitungan teknik. Setelah membuat mesin, pengujian dilakukan untuk mengetahui kapasitas sebenarnya yang dapat dihasilkan oleh alat pengiris umbi. Dalam protoyype ini digunakan penggerak motor listrik yang berkekuatan 0,5 HP dengan kecepatan maksimum 1420 rpm dan dengan transmissi yang dipergunakan menhasilkan putaran piringan pemotong sekitar 473 rpm sehingga menghasilkan produk irisan dengan ketebalan 1 mm dan berat 147 kg / jam dengan bahan baku umbi-umbian atau buah berdiameter maksimum 75 mm.Sementara ukuran ketebalan pemotongan bisa diatur sesuai kebutuhan. Kata Kunci: Chip, Umbi-umbian, Kapasitas, Ketebalan
sejak ketika produk dipanen. Dengan demikian, ketuaan saat panen, cara panen, dan pada beberapa kasus, waktu panen adalah faktor-faktor penting yang berkaitan dengan mutu dan masa simpan dari hasil pertanian dan dapat mempengaruhi cara penanganan produk, penyimpanan, transportasi, dan
I. PENDAHULUAN Perubahan pada hasil pertanian yang umumnya adalah penurunan mutu dimulai saat produk dipanen, jadi penanganan pasca panen harus dimulai sejak produk dipanen. Dengan kata lain, masa simpan hasil pertanian dihitung
281
Mochammad Sholeh, Rancang Bangun Prototype Pengiris Umbi umbian sehingga dapat meningkatkan nilai jual komoditas umbi-umbian. 1
pemasaran. Segera setelah dipanen, penanganan di lahan, pengepakan dan transportasi produk dari lahan dapat mencegah penurunan mutu akibat perubahan fisiologis. Hal utama yang harus dilakukan pada periode ini adalah perlindungan produk untuk mencegah terjadinya peristiwa-peristiwa penyebab turunnya mutu sebagai dasar bagi penanganan pasca panen pada tahap tahap selanjutnya.
II. METODE PENELITIAN Diagram Alir Proses Perancangan
Semakin perkembangan teknologi saat ini, kreativitas untuk membuat alat bantu semakin beragam, sehingga banyak industri berlomba -lomba untuk memproduksinya. Dalam industri kecilmenengah dibutuhkan alat bantu produksi yang untuk memproduksi barang jadi ataupun setengah jadi dalam jumlah yang besar dan dengan waktu pengerjaan yang singkat. Bidang home industri yang dalam hal ini makanan ringan yang biasa dijadikan cemilan, keripik termasuk salah satunya.
Pemecahan masalah untuk mencapai tujuan seperti yang telah diuraikan sebelumnya, adalah dengan metode Rancang Bangun. Yang dimaksudkan dengan Rancang disini adalah merancang prototype alat pengiris umbi yang hasil pemotongannya tegak lurus dengan permukaan piringan pisau pemotong.
Rancang bangunprototype pengiris umbi inibertujuan untuk membantu dalam proses memotong tipis (mengiris) umbi-umbian yang biasa dijadikan cemilan (makanan ringan) seperti kentang, singkong, dan ubi, ataupun untuk pembuatan bahan baku tepung dari umbi-umbian. Adapun proses pembuatan tepung dari ubi kayu adalah , umbi dipanen pada saat umur tanaman 8 bulan. Umbi talas segera dibersihkan kulit luarnya setelah pemanenan. Setelah itu diiris – iris tipis - tipis dengan ketebalan ± 2 mm dan dikeringkan di bawah sinar matahari selama 2 - 3 hari hingga beratnya berkurang sekitar 70% dari berat basah. Konversi ubi kayu segar menjadi bentuk tepung yang siap pakai terutama untuk produksi makanan olahan disamping mendorong munculnya produk - produk yang lebih beragam juga dapat mendorong berkembangnya industri berbahan dasar tepung atau pati umbi-
Pemilihan Alternative
Dari alternatif tersebut diseleksi dipilih yang terbaik
1
dan
N. Sri Hartati, Titik K Prana, “Analisis Kadar Pati dan Serat Kasar Tepung beberapa Kultivar Talas”, Jurnal Nature Indonesia 6 (1) : 29-33 (2003) ISSN 1410 - 9379.
282
POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012
Alternatif B : Jumlah mata pisau empat dengan menggunakan dua buah puli yang berdiameter berbeda, puli pertama lebih besar daripada puli kedua dipasang secara vertikal dengan motor yang dipakai yaitu motor listrik.
Biru adalah alternative A, Merah adalah alternative B Alternatif A : Jumlah mata pisau empat dengan menggunakan dua buah puli yang berdiameter berbeda, puli pertama lebih besar daripada puli yang kedua dipasang secara horizontal serta motor yang dipakai adalah motor listrik.
Nilai dibuat dengan skala 1 untuk terjelek dan skala tertinggi adalah 5. Dari tabel diatas dipilih alternatif B karena mempunyai nilai yang tertinggi.
III. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Perlu dikemukakan disini bahwa aktifitas penelitian ini meliputi
283
Mochammad Sholeh, Rancang Bangun Prototype Pengiris Umbi perancangan alat pengiris umbi, pembuatan dan perakitannya (bangun) dan menguji hasilnya, sehingga disini perlu dipaparkan dalam bentuk kemasannya sebagai berikut :
Dengan diameter rata-rata singkong 40 mm dan dipasang 4 buah mata pisau dengan lobang pemotong 2 buah, maka dalam satu kali putaran akan diperoleh 8 buah potongan
Perancangan Perancangan adalah penuangan ide (gagasan) dalam bentuk tulisan, yang didasarkan pada logika gerak (mekanis), ratio posisi (konstruksi) didukung pendekatan matematis, yang secara eksplisit merupakan parpaduan antara penerapan beban/gaya, penentuan demensi, penggunaan material dan pemilihan angka keamanan hingga dapat digambar. Sejurus kemudian, jika (hasil rancangan) dibuat (dalam bentuk benda) maka akan dapat dirakit untuk di operasikan hingga mampu menghasilkan sesuatu seperti yang diharapkan; Selanjutnya inilah yang disebut dengan Rancang- Bangun.
Gaya untuk proses pemotongan
Untuk 2 buah pisau menjadi 21,44 N Torsi pada pisau, T = F total R r R r = Jarak titik pusat piringan ke pisau T = 21,44
100
= 2144 [N-mm] = 2,144 [N-m] Daya motor listrik dengan putaran 473 rpm P =
Pemilihan Daya Motor Listik
=
= 106,197 Watt
0,144 HP
Efisiensi daya pada transmisi sabuk V sebesar 92% – 94% 2 sehingga daya motor listrik yang sebenarnya yang dibutuhkan untuk memotong singkong sebesar, P =
%
= 0,157 HP
Karena motor listrik dengan daya 0,157 HP tidak ada di pasaran, digunakan motor listrik dengan daya 0,5 HP dengan kecepatan putar max 1420 rpm. Hasil Ilustrasi Pisau Tampak Atas Dipilih singkong dengan ukuran yang mudah diperoleh dipasaran, yaitu berdiameter 40 mm. Pengujian pendahuluan dilakukan untuk mendapatkan nilai gaya geser singkong setiap satuan panjang dan dalam hal ini diperoleh sebesar
Pemasangan pisau pada piringan 2
= 0,027355 [N/mm]
[Kg/mm]
G. Niemann, H. Winter, Elemen Mesin,Jilid 2, (Jakarta: Erlangga, 1992) h.7.
=0,268
284
POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 Pengujian Pengujian pada rancang bangun prototipe alat pengiris umbi adalah sebagai berikut, a. Kapasitas alat pengiris umbi b. Analisa hasil irisan alat pengiris umbi
Sistem Pemindah Daya
Prosedur Pengujian Langkah - langkah sebagai berikut : a. Menyiapkan alat pengiris umbi, pastikan semua komponen sudah terpasang dengan benar. b. Menyiapkan diproses.
umbi
yang
untuk
c. Menyiapkan wadah untuk keluaran. Foto Pengiris Singkong
d. Menyiapkan stop watch untuk menetapkan lamanya pengujian. e. Menyalakan motor listrik. f. Memasukkan hopper.
umbi
ke
dalam
g. Melakukan proses pengirisan . h. Pengujian menit.
dilakukan
selama 10
i. Timbang hasil pengujian tiap menit. j. Hitung jumlah irisan tiap menit untuk irisan baik, tebal-tipis, dan pecah. k. Analisa data yang telah didapatkan. Dari hasil pengujian didapatkan hasil sebagai berikut:
Foto Pengiris Singkong Gambar Pengiris Singkong
285
Mochammad Sholeh, Rancang Bangun Prototype Pengiris Umbi dan berat irisan singkong vs. waktu. Dari grafik hasil pengiris maka diperoleh : Irisan rata-rata yang baik
100% = 66,97%
Irisan rata-rata yang pecah
100% = 26,07%
Irisan rata-rata yang tebal tipis
Hasil Pemotongan tebal 1 mm, 2 mm dan 3 mm
100% = 6,95%
Irisan yang pecah akibat dari awalan dan akhiran pada waktu proses pengirisan dari semakin banyaknya potong yang menumpuk di peluncur hasil. Irisan yang tebal tipis karena pisau pemotong yang tidak merata dan akibat dari penekanan terhadap umbi tersebut.
Penimbangan Hasil Proses
Perhitungan Hasil Proses Tabel Hasil Pengujian Pemotongan Grafik Hasil Pengirisan Tiap Menit Untuk kapasitas produksi yang dihasilkan berbanding lurus dengan waktu sehingga semakin lama proses pemotongan semakin banyak hasil irisan yang dihasilkan
Dari hasil pengujian diatas dapat dibuat dua grafik yaitu, grafik hasil pengirisan 286
POLITEKNOLOGI VOL. 11 NO. 3, SEPTEMBER 2012 e. Peluncur hasil disarankan menggunakan bahan plastik food grade agar pati-pati dari umbiumbian yang terpotong tidak membuat hasil irisan menempel dan langsung jatuh ke wadah. f. Alat disarankan mempunyai 2 penggerak yaitu, motor listrik dan manual agar lebih efektif dalam pemakaiannya. V. DAFTAR PUSTAKA [1] Hartati, N. Sri. & Prana, Titik K. “Analisis Kadar Pati dan Serat Kasar Tepung beberapa Kultivar Talas”, Jurnal Nature Indonesia 6 (1) : 29-33 (2003) ISSN 1410 9379. [2] Khurmi, R. S. & Gupta, J. K. 1979. A Text Book Of Machine Design. Third Edition. Ram Nagar, New Delhi 110-055: EURASIA PUBLISHING HOUSE (PVT.) LTD. [3] Mott, Robert L. 1985. Machine Elements In Machine Design. Fourth Edition. USA: Bell&Howell Company. [4] Niemann, G. & Winter, H. 1992. Elemen Mesin. Jilid 2. Jakarta: Erlangga. [5] Sato, G.Takeshi & Hartanto, N. Sugiarto. 2005. Menggambar Mesin Menurut Standart ISO. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. [6] Shigley, Joseph E. & Mhischke, Charles R. 1983. Standard Handbook of MACHINE DESIGN. Second Edition. New York: McGraw-Hill Book Company. [7] Sularso, Kiyakatsu Suga. 1994. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin. Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
Grafik Berat Irisan Singkong vs. Waktu IV. KESIMPULAN Kesimpulan Dari hasil pengujian maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut : a. Alat ini berfungsi dengan baik, dapat digunakan oleh semua kalangan, dan aman. b. Kapasitas produksi alat untuk singkong adalah 147 [kg/jam] dengan ketebalan irisan 1 [mm]. c. Jumlah irisan rata-rata adalah 1539 [irisan/menit]. d. Jumlah irisan yang baik adalah 66,97%, yang pecah 26,07%, dan tebal tipis adalah 6,95%. Saran a. Alat ini digunakan untuk mengiris singkong, ubi, kentang maupun umbi-umbi lainnya selama kekerasannya tidak melebihi singkong. b. Diameter maksimal yang dipotong adalah 75 [mm].
akan
c. Ketajaman pisau-pisau menentukan hasil irisan. d. Sebaiknya pada proses pengirisan, hasil irisan harus segera dikeluarkan tiap 3 menit agar hasil tidak menumpuk di dalam alat karena dapat merusak hasil irisan.
287
Mochammad Sholeh, Rancang Bangun Prototype Pengiris Umbi
288
