PDF UJI PROPOSAL PERFORMASI STERILIZER PADA MESIN PENGUPAS BUAH AREN (Arenga Pinnata Merr)
-
Upload
firmanahyuda -
Category
Education
-
view
21 -
download
8
Transcript of PDF UJI PROPOSAL PERFORMASI STERILIZER PADA MESIN PENGUPAS BUAH AREN (Arenga Pinnata Merr)
1
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pohon aren (Arenga Pinnata Merr.) merupakan tumbuhan yang hampir
seluruh bagian atau produk dari tumbuhan ini bermanfaat dan mempunyai nilai
ekonomi. Salah satu bagian dari tanaman ini yang memiliki nilai ekonomis yaitu
biji buah aren yang setengah masak atau direbus dengan nama kolang-kaling.
Manfaat kolang-kaling banyak digunakan sebagai bahan campuran beraneka jenis
makanan atau minuman, misalnya: manisan, kolak, ronde, minuman kaleng, es
campur, dan bajigur. Kolang-kaling selain dapat di manfaatkan untuk bahan eneka
makanan dan minuman, kandungan seratnya juga baik utuk kesehatan.
Semua bagian dari pohon aren ternyata banyak fungsinya, antara lain akar
aren dapat digunakan untuk bahan kerajinan tangan, daun muda atau sanurnya
untuk pembungkus atau pengganti rokok, batangnya digunakan untuk berbagai
macam peralatan bangunan, air nira digunakan untuk bahan pembuatan gula
merah atau cuka, dan lidinya digunakan untuk membuat sapu (Patma et al. 2013).
Kemungkinan pemasaran kolang-kaling cukup cerah. Indonesia saat ini
mengekspor kolang-kaling ke negara-negara lain disamping dapat memenuhi
kebutuhan konsumsi dalam negeri produk ini juga dapat meningkatkan
pendapatan petani aren.
Dalam proses pengolahan kolang-kaling salah satu proses yang sangat
penting yaitu perebusan (sterilizer) buah aren. Perebusan buah aren (tandan buah)
dilakukan selama 60-120 menit dengan suhu 100-110 0C fungsi perebusan untuk
1
2
mempermudah cara proses pemisahan biji dari buah kolang-kaling, serta
menghilangkan rasa gatal pada biji dari getah buah aren.
Produksi kolang-kaling masih sangat rendah disebabkan penerapan tingkat
teknologi budidaya yang belum optimal. Salah satu hal yang perlu diperhatikan
untuk mengantisipasi produktifitas kolang-kaling adalah penanganan pasca panen.
Menciptakan mesin untuk mengupas buah aren hingga menjadi kolang-
kaling merupakan salah satu usaha yang dianggap penting karena dapat membantu
mempercepat proses pengupasannya sehingga dapat menghemat waktu dan
meningkatkan produksi kolang-kaling. Kapasitas maksimal dengan menggunakan
mesin ini belum dilakukan pengujian. Penting untuk melakukan pengujian kinerja
performasi suatu mesin atau penilaian kuantitatif atau perubahan produktivitas
suatu mesin karena memungkinkan untuk membantu pengambilan suatu
keputusan yang strategis dalam upaya peningkatan produktivitas. Dimana
program peningkatan produktivitas berupaya untuk mencapai efesiensi produksi
total.
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji kinerja performasi sterilizer
mesin pengupas buah aren (Arenga Pinnata Merr).
1.3 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat pada agroindustri buah aren
rumah tangga khususnya di Provinsi Aceh serta dapat bermanfaat sebagai bahan
referensi ilmiah dalam proses pengupasan buah aren menjadi kolang-kaling.
3
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uji Performasi Sterilizer Mesin Pengupas Buah Aren
Pengujian terhadap performasi sterilizer mesin pengupas buah aren dalam
penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu: untuk mengetahui performasi
motor pengerak tenaga diensel, performasi elemen-elemen Sistem Transmisi
mesin pengupas buah aren, dan performasi stelirizer (perebusan). Ada tiga
parameter yang di gunakan dalam penelitian yaitu: kecepatan putaran puli (R),
lama waktu rebusan (W) dan berat bahan (M).
2.2 Performasi Motor Pengerak Tenaga Diesel
Motor diesel adalah jenis khusus dari mesin pembakaran dalam.
Karakteristik utama dari mesin diesel yang membedakannya dari motor bakar
yang lain terletak pada metode penyalaan bahan bakarnya. Dalam mesin diesel
bahan bakar diinjeksikan kedalam silider yang berisi udara bertekanan tinggi.
Selama proses pengkompresian udara dalam silinder mesin, suhu udara
meningkat, sehingga ketika bahan bakar yang berbentuk kabut halus
bersinggungan dengan udara panas ini, maka bahan bakar akan menyala dengan
sendirinya tanpa bantuan alat penyala lain. Karena alas an ini mesin diesel juga
disebut mesin penyalaan kompresi (compression ignition engines) (Priambodo,
dkk. 1991).
2.2.1 Torsi dan Daya
Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan
dynamometer yang dikopel denngan poros output mesin. Olehh karena sifat
3
4
dynamometer yang bertindak seolah-olah seperti sebuah rem dalam sebuah mesin,
maka daya yang dihasilkan poros output ini sering diisebut sebagai daya rem
(Brake Power).
PB=2 . π . n60
T………………………………………………………………(1)
Dimana: PB = Daya Keluar (Watt)
n = Putaran Mesin (rpm)
T = Torsi (N.m)
(Priambodo, dkk. 1991).
2.3 Performasi Elemen-Elemen Sistem Transmisi Mesin Pengupas Buah
Aren
2.3.1 Poros
Menurut Harahap (1986). Poros adalah suatu bagian standar yang berputar
berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen saperti pada gigi, puli, roda
gila (fly whoel), engkol, jantera (sporket) dan elemen-elemen pemindah daya
lainya poros dapat menerima beban-beban luntur, tarikan, tekan atau puntiran
yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lain.
Menurut Daywin (1991), poros merupakan bagian terpenting dalam setiap
mesin meneruskan tenaga dan putaran nya secara bersama sama atau peranan
poros dalam sistem transmisi adalah meneruskan daya.
2.3.2 Puli
Menurut Daywin (1991), puli merupakan roda yang dipakai untuk
menyalurkan daya dengan mempergunakan sabuk. Puli dapat dibuat dengan
bermacam-macam bahan. Puli dapat dibuat agak cekung agar sabuk dapat berada
5
ditengah puli, lebar harus berada antara 12-20% lebih besar dari sabuk –V. Puli
lebih diefesien dalam penyalur daya, slip redah dan dapat dipakai penampang
sabuk yang lebih tipis. Pada unit mesin yang memakai sabuk perlu diperhatikan
hubungan dan posisi poli penggerak dan puli gerakkan.
Menurut Shatriya dkk, (2014). Bila dua puli dihubungkan oleh sabuk, maka
kecepatan putarannya berbanding terbaik dengan garis tengah puli (dengan
mengabaikan slip). Putaran puli penggerak dan yang digerakkan berturut-turut
adalah n1 (rpm) dan n2 (rpm), dan diameter nominal masing-masing adalah dp (mm)
dan Dp (mm), serta perbandingan putaran u dinyatakan dengan n2/n1 atau dp/Dp.
Karena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putara, maka perbandingan
yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi i (i>1), dimana.
n1
n2=ℓ=
Dp
d p= 1
u:u=1
ℓ …………………………………………………………2)
Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah
V=d p n2
60×1000 ……………………………………………………………………3)
Pengaruh perubahan diameter puli gerakan atau puli penggerak terdapat
output daya adalah output daya yang dihasilkan hampir mendekati konstan. Tidak
ada pengaruh pada daya output. Pengaruh diameter puli penggerak terhadap
efisiensi daya adalah efisiensi daya yang dihasilkan hampir mendekati konstan
artinya adalah tidak ada pengaruh pada efisiensi daya.
6
Tabel 1. Diameter Puli yang Diizikan dan Dianjurkan (mm)
Penampang A B C D E
Diameter Minimum yang Diizinkan 65 115 175 300 450
Diameter Minimum yang Dianjurkan 95 145 225 350 550
Sumber: Sularso (1994).
2.3.3 Sabuk
Elemen mesin yang lugas seperti sabuk, kabel atau rantai dipakai untuk
memindahkan daya pada jarak yang dihitung panjangnya. Menurut Harahap
(1986), biasanya sabuk dipakai untuk memindahkan daya antara dua poros yang
sejajar, poros-poros harus terpisah pada suatu karakteristik tertentu yang
tergantung pada suatu jarak minimum tertentu, yang bergantung pada jenis
memakai sabuk agar bekerja sacara efisien, sabuk mempunyai karakteristik
sebagai berikut:
1. Sabuk bias dipakai untuk jarak suatu yang panjang.
2. Karena slip dan gerakan sabuk yang lambat, perbandingan kecepatan sudu
tantara dua poros tidak konstan atau sama dengan perbandingan diameter
puli.
3. Bila menggunakan sabuk yang datar, aksi klos bias didapat dengan
menggeser sabuk dan puli yang bebas kepuli yang ketat.
4. Dengan menggunakan puli yang bertingkat suatu alay pengubah
perbandingan kecepatan ekonomis bias didapat.
5. Sedikit penyetelan atas jarak sumbu diperlakukan sewaktu sabuk dipakai.
7
6. Bila sabuk-V dipakai beberapa variasi dalam perbandingan kecepatan sudut
bias didapat dengan menggunakan puli yang kecil dengan sisi yang dibeban
pegas.
7. Diameter puli kemudian merupakan fungsi dari tegangan sabuk dan dapat
diubah dengan merubah jarak sambungnya.
Transmisi sabuk dapat dibagi tiga kelompok:
1) Sabuk rata dipasang pada puli silinder dan meneruskan momen antara
dua porosyang jaraknya dapat mencapai 10 m dengan perbandingan
putaran antara 1:1 sampai 6:1
2) Sabuk dengan penampang trapesium di pasang pada puli dengan alur dan
meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya mencapai 5
mdengan perbandingan putaran 1:1 sampai 7:1
3) Sabuk gigi yang digerakkan dengan sporket padajarak pusat mencapai 2
m dan meneruskan putaran secara tepat dengan perbandingan 1:1 sampai
6:1
Sebagian besar transmisi sabu mengunakan sabuk-V karena mudah
penangganannya dan harganya pun murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk
10-20m/s pada umumnya dan maksimum sampai 25 m/s. Daya maksimum yang
dapat di transmisikan kurang lebih sampai 500 kW (Fahrizal, 2007).
2.4 Performasi Sterilizer
Buah aren yang masih melekat pada tandannya direbus dalam tempat
sterilizer atau dalam katel rebusan. Dalam proses pengolahan kolang-kaling salah
satu proses yang sangat penting yaitu sterilizer (perebusan) buah aren. Perebusan
8
buah aren (tandan buah) dilakukan selama 60-120 menit dengan suhu 100-110 0C
fungsi perebusan untuk mempermudah cara proses pemisahan biji dari buah
kolang-kaling, serta menghilangkan rasa gatal pada biji dari getah buah aren dan
mempermudah proses perontokan buah dari tandan.
2.4.1 Air Kondesat
Air kondesat adalah air yang terbentuk akibat proses kondensasi uap
didalam bejana sterilizer. Air kondesat yang berada didasar bejana sterilizer ini
harus terus menerus dibuang karena dapat menghambat proses perebusan.
2.5 Penentuan Kecepatan Variasi Putaran
Dalam penentuan variasi kecepatan sangat tergantung pada poros motor
penggerak yang berasal dari tenaga diesel. Perbandingan antara putaran maksimul
dan putaran minimum yang berasal dari motor diesel dengan menghubungkan
antara faktor dan tingkat kecepatan maka dapat diperoleh besar-nya angka
kecepatan putaran. Angka tersebut dapat dilihat pada alat Tachometer.
2.6 Mesin Pengupasan
Salah satu dari jenis mesin pengupasan yaitu mesin pengupas buah pinang,
yaitu mesin yang digunakan untuk mengupas buah pinang. mesin ini
menggunakan sistem pengaturan kecepatan untuk mampuh mengupas pinang tua
dan muda. Hasil yang dicapai mesin pengupas buah pinang ini yaitu dapat
mengupas buah pinang 11 ons biji dan 0,5 ons pinang yang tidak terkupas
sedangkan kulitnya 8,5 ons (Darmein dan Usman, 2013).
9
III. METODELOGI
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September sampai dengan November
2016 di Laboratorium Perbengkelan Program Studi Teknologi Industri Pertanian
(TIP) Politeknik Indonesia Venezuela (POLIVEN).
3.2 Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah satu unit mesin
pengupas buah aren, tang, obeng, palu, stopwatch, tachometer, timbangan digital,
alat-alat tulis dan peralatan pendukung lainnya.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain puli, sabuk-V tipe A,
air, dan buah aren yang biasa dijadikan kolang-kaling yaitu sebagai bahan
pengujiannya. Buah aren yang digunakan yaitu buah aren jenis genjah (jenis aren
yang menghasilkan bunga dalam waktu yang lebih muda antara 4,5 dan 6 tahun).
Air yang digunakan adalah sebanyak 79,2 liter, (4,4 liter dalam satu kali
pengujian).
3.3 Model Analisis
3.3.1 Metode Penelitian
Penelitian ini secara eksperimen menggunakan Rancangan Acak Kelompok
(RAK). Dengan pola non faktorial, yaitu susunan penelitian ada 3 (Tiga)
parameter yang digunakan dalam penelitian yaitu: kecepatan putaran puli (R),
lama waktu rebusan (w), dan berat bahan (M).
9
10
3.3.2 Alat Analisis
Alat analisis yang akan digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini
adalah Rancangan Acak Kelompok (RAK). Dengan pola non faktorial.
Dengan model linier sebagai berikut:
Rumus : Yij=μ+Ki+P( t )+εi( t )
Dimana :
I : 1, 2, ......n;dan t = 1, 2,..............n
Yit(t) : Nilai pengamatan pada baris ke-i, kolom ke-j yang terdapat
perlakuan ke-t
μ : Nilai rata-rata umum
Ki : Pengaruh kelompok ke-i
P(t) : Pengaruh perlakuan ke-t
εi ( t ) : Pengaruh galat pada kelompok ke-i, yang memperoleh
perlakuan ke-t
3.3.3 Jenis dan Sumber Data
Adapun jenis dan sumber data yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sebagai berikut:
3.3.3.1 Jenis Data
1. Data Kuantitatif
Jenis data yang berbentuk angka-angka, seperti data yang didapat dari hasil
perhitungan uji performasi sterilizer pada mesin pengupas aren, yaitu: terhadap
putaran kecepatan puli, lama waktu rebusan dan berat bahan.
11
2. Data Kualitatitf
Data yang tidak berbentuk angka-angka. Jenis data ini berbentuk informasi
secara lisan maupun tertulis dari hasil uji performasi mesin pengupas dan
penelitian kepustakaan mengenai informasi apa saja yang dibutuhkan.
3.3.3.2 Sumber Data
Selain jenis data, dalam penelitian ini juga digunakan beberapa sumber
data yaitu:
1. Data Primer
Data yang pertama kali dicatat dan dikumpulkan oleh penelit. Data primer
dalam penelitian ini diperoleh dengan melakukan pengamatan pada uji kinerja
performasi sterilizer pada mesin pengupas buah aren.
2. Data Sekunder
Data yang diperoleh berupa dokumen dari kegiatan penelitian, literatur,
serta artikel yang relevan dengan objek penelitian. Misalnya buku-buku
referensi, jurnal-jurnal umum dan internasional, literature tambahan yang
validitasnya dapat dipertanggung jawabkan oleh penulis.
3.3.3.3 Teknik Pengumpulan Data
Guna memperoleh data dan informasi menyangkut materi penulisan ini,
maka penulis menggunakan metode pengumpulan data sebagai berikut:
1. Observasi yaitu mengadakan pengamatan langsung terhadap objek
penelitian, yaitu pada uji kinerja performasi sterilizer pada mesin pengupas
buah aren.
12
2. Interview yaitu penelitian yang dilakukan dengan mengadakan wawancara
kepada pihak yang berhubungan langsung dengan objek yang diteliti,
sehingga data yang didapat betul-betul objektif dan dapat dipertanggung
jawabkan.
3. Kepustakaan yaitu dengan menggunakan buku, paper, dan sumber ilmiah
lain, seperti situs internet ataupun artikel teks dokumen yang berhubungan
dengan penelitian.
3.4 Tahapan Penelitian
Penelitian ini secara keseluruhan terdiri dari dua tahapan, yaitu tehap
pendahuluan, uji dan analisis data. Tahapan proses ini adalah sebagai berikut:
3.4.1 Penelitian Pendahuluan
1) Mempelajari cara kerja mesin: cara kerja mesin pengupas buah aren
adalah pertama menghidupkan mesin, setelah itu buah aren dimasukkan
kedalam tabung pengupas sedikit demi sedikit hingga mencapai
pemasukan bahan yang maksimal sementara putaran rol pengupasan
terus berputar. Bahan yang berada dalam tabung pengupasan terjadi
penekanan antara rol pengupasan dan dinding tabung sehingga buah
aren menjadi terkupas.
2) Mempelajari ukuran buah aren: karakteristik fisik bahan pertanian
merupakan faktor yang sangat penting dalam menangani masalah-
masalah yang berhubungan dengan merancang suatu mesin khusus
suatu produk hasil pertanian atau analisa perilaku produk dan cara
penanganannya. Analisa karakteristik fisik yang dilakukan pada bahan
13
penelitian ini adalah pengukuran ukuraan buah aren. Pengukuran
dilakukan dengan mengunakan jangka sorong. Pengukuran dilakukan
pada beberapa buah aren yang dilakukan secara acak. Hasil pengukuran
yang didapatkan adalah: tinggi buah (T) (sumbu mayor) adalah 3,65 cm
– 4 cm dan diameter buah (D) (sumbu minor) adalah 3,53 cm 4 cm.
Gambar 2 BuahAren
3) Penentuan kecepatan putaran poros tabung, untuk mmemudahkan
melakukan pengujian maka kecepatan putaran mesin dikonstankan
disebabkan karena kecepatan putaran yang dimiliki oleh mesin ini
sangat bervariasi. Kecepatan putaran mesin yang dikonstankan yaitu
sebesar 1500 rpm dan untuk mendapatkan variasi kecepatan putaran
poros tabung pengupasann penentuan kecepatan putaran poros hanya
dilakukan dengan cara menggantikan ukuran puli yang dihubungkan
dengan poros tabung. Penentuan ukuran puli ini dipilih secara acak,
dalam arti puli yang dipilih tidaklah berurutan karena disesuaikan
14
dengan ukuran-ukuran puli yang mudah ditemukan dipasaran. Puli yang
digunakan adalah puli berukurann 6 inchi, 10 inchi, dan 12 inchi.
4) Penentuan jumlah muatan: pada setiap puli yang digunakan akan di
masukkan buah aren 2 kg, 3 kg dan 4 kg. setiap perlakuan akan
dilakukan sebanyak dua kali pengulangan.
5) Lama waktu perebusan (sterilizer): waktu yang digunakan dalam
perebusan buah aren dengan muatan buah masing-masing yaitu 2 kg, 3
kg, dan 4 kg akan mengalami proses perebusan (sterilizer) selama 60
menit, 120 menit, dan 180 menit, setiap perlakuan akan dilakukan
sebanyak dua kali pengulangan.
6) Penentuan waktu: perlu dikonstankan waktunya agar memudahkan
penentuan hasil analisis pada proses pengupasan buah aren dalam
jumlah bahan dan kecepatan tertentu. Waktu yang digunakan adalah 5
menit.
Table 1 dan 2. Susunan Penelitian Lama Waktu Rebusan dan Kecepatan Putaran
Puli.
Tabel 1 Lama Waktu Rebusan
Muatan Lama WaktuRebusanW1 W2 W3
M1 M1W1 M1W2 M1W3M2 M2W1 M2W2 M2W3M3 M3W1 M3W2 M3W3
Tabel 2. KecepatanPutaranPuli
Muatan Putaran Puli (rpm)R1 R2 R3
M1 M1R1 M1R2 M1R3M2 M2R1 M2R2 M2R3M3 M3R1 M3R2 M3R3
15
Susunan penelitian: ada tiga (3) parameter yang digunakan dalam penelitian ini
yaitu kecepatan putaran puli (R), lama waktu rebusan (W) dan berat bahan (M).
kecepatan putaran puli 6 inchi (R1), kecepatan putaran puli 10 inchi (R2) dan
kecepatan putaran puli 12 inchi (R3). Lama waktu rebusan 60 menit (W1), 120
menit (W2), dan 180 menit (W3). Dan berat bahan yaitu: bahan 2 kg (M1), bahan
3 kg (M2) dan bahan 4 kg (M3).
3.4.2 Pengujian Kinerja Mesin Pengupas Buah Aren
3.4.2.1 Kapasitas Kerja Mesin (KKM)
Sulistiadi (2007) menyebutkan bahwa kapasitas kerja mesin secara actual
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.
KKM = BB/t …………………………………………………………………4)
Dimana :
KKM : Kapasitas Kerja Mesin (kg/jam)
BB : Berat Bahan awal (kg)
LWR : Lama Waktu Rebusan (jam)
T : Waktu pengupasan (jam)
3.4.2.2 Kecepatan Putaran Poros
Pengukuran kecepatan poros dihitung dengan menggunakan rumus
persamaan 2.
3.4.2.3 Persentase
Perhitungan persentase dibutuhkan untuk melihat perbandingan parameter
hasil pengujian. Data hasil pengujian dibandingakan antara satu data dengan data
lainnya dan dipresentasikan kedalam bentuk grafik
16
Persentase hasil pengupasan buah aren, yaitu persentase aren terkupas baik
(PATB), persentase aren terkupas rusak (PATR), persentase aren terkupas
sebagian (PATS), dan persentase aren tidak terkupas (PATT), Donbull (2012)
menyebutkan bahwa persentase dihitung dengan menggunakan persamaan
sebagian berikut:
PATB= ATBberatawal
x 100 % ………………………………………………………5)
PATR= ATRberatawal
x 100% ………………………………………………………6)
PATS= ATSberatawal
x100 % ………………………………………………………7)
PATT= ATTberatawal
x100 % ………………………………………………………8)
Ket:
ATB : Berat buah terkupas baikk (kg)
ATR : Berat buah terkupas rusak (kg)
ARS : Berat buah terkupas sebagian (kg)
ATT : Berat buah tidak terkupas (kg)
Berat awal : Berat bahan yang di gunakan dalam satu kali pengujian (kg)
17
3.5 Bagan Alir Penelitian