1.1.Latar Belakang
Pada masa sekarang ini harga kedelai yang terus meningkat dipasar dunia berdampak terhadap meningkatnya harga kedelai dalam negeri. Kenaikan harga kedelai menyebabkan perusahaan tempe dan tahu mengurangi produksi dan sebagian diantaranya gulung tikar. Kecenderungan ini dapat dihubungkan dengan meningkatnya permintaan terhadap kedelai setiap tahunnya.
Di Indonesia sangat diminati oleh masyarakat dan memiliki prospek yang cukup cerah sebagai bahan pangan, maka diperlukan penanganan proses pengolahan kedelai menjadi bahan baku. Oleh karena itu teknik pengolahannya pun harus diperhatikan dan ditangani dengan baik.
Unit Pelayanan Teknis Daerah - Balai Pengembangan Teknologi (UPTD – BPT) Mekanisasi Pertanian, Cianjur - Jawa Barat merupakan suatu instansi yang bekerja dalam bidang pengembangan teknologi di bidang pertanian. Di balai ini terdapat berbagai macam alat atau mesin-mesin yang telah dibuat berdasarkan rancangan yang telah dilakukan oleh pihak balai mekanisasi. Salah satu mesin yang terdapat di balai mekanisasi ini adalah mesin pengupas kulit ari kacang kedelai yang di rancang oleh BPT mekanisasi pada tahun 2006. Mesin ini berfungsi untuk mengupas kulit ari kedelai agar menjadi bersih sehingga dapat diproses lebih lanjut menjadi produk-produk yang berbahan baku kedelai yang memiliki nilai ekonomis lebih tinggi.
Komponen mesin pengupas kulit ari seperti hoper, silinder pengupas, unit transmisi, motor, saluran pengeluaran, tempat penampungan hasil pengupasan dan komponen lainnya yang dapat memengaruhi kinerja yang akan dihasilkan mesin tersebut dalam melakukan prosesnya. Mesin ini memiliki spesifikasi teknis mesin diantaranya berkapasitas 40-60 kg/jam, menggunakan motor listrik 0,25 HP sebagai tenaga pengeraknya, dan sebagai sistem transmisi menggunakan sabuk dan roda gigi.
Mesin yang diproduksi di Balai Pengembangan Teknologi Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat dalam aplikasinya dilapangan mesin ini belum memiliki data baik secara teknis dan kemampuan kerja mesin. Oleh karena itu perlu adanya penelaahan lebih lanjut, mengingat tujuan utama dari penerapan sistem mekanisasi pertanian dapat tercapai sehingga dapat meningkatkan efisiensi kerja dan mendapatkan hasil yang semaksimal mungkin sehingga bisa dimanfaatkan oleh masyarakat.
1.2.Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, masalah yang dapat diidentifikasikan adalah mengkaji ulang spesifikasi teknis mesin ini melalui analisis teknik dan uji kinerja mesin pengupas kulit ari kedelai yang dirancang bangun di UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat.
1.3.Tujuan Penelitian
1. Melakukan analisis teknik terhadap mesin pengupas kulit ari kedelai.
2. Melakukan uji kinerja terhadap mesin pengupas kulit ari kedelai.
3. Mengetahui apakah spesifikasi teknis dan kinerja mesin tersebut sudah sesuai dengan spesifikasi teknis yang direkomendasikan produsennya.
1.4.Kegunaan Penelitian
a. Praktisi
Diharapkan hasil penelitian dapat memberikan informasi dan rekomendasi atas penggunaan mesin pengupas kulit ari kepada pihak UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat apakah dapat langsung dimanfaatkan oleh pengguna mesin tersebut atau masih perlu dimodifikasi agar memenuhi kelayakan operasionalnya.
b. Akademisi
Memberikan pemahaman tentang pentingnya data teknis dan kinerja mesin pengupas kulit ari kacang kedelai untuk mengetahui kelayakan dari mesin tersebut.
1.5.Kerangka Pemikiran
Dalam usaha untuk meningkatkan nilai efektifitas, efisiensi dan juga tingkat kehigienisan suatu produk seperti tempe, tahu dan susu kedelai maka diperlukan suatu penanganan hasil pertanian, salah satunya adalah dengan proses pengupasan. Pada umumnya pengupasan kulit ari kedelai dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu tradisional dan modern. Untuk memisahkan kulit air dengan kacang kedelai, secara tradisional umumnya dengan cara diinjak (Julian, 2009). Sementara selama ini pembuatan tahu dan tempe secara tradisional banyak yang belum memenuhi persyaratan GMP (Good Manufacturing Product), contohnya dalam pemisahan kedelai dengan kulit arinya, padahal menurut Suharto (2009), pengolahan kedelai untuk tempe, susu kedelai dan tahu yang sesuai dengan GMP tidaklah sulit.
Oleh karena itu untuk meningkatkan efektifitas, efisiensi dan kebersihan proses pengolahan, pengupasan kulit ari secara modern dapat diterapkan, seperti yang dilakukan oleh UPTD BPT Balai Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat dengan membuat mesin pengupas kulit ari kedelai dengan tipe mekanisme menggunakan dua buah silinder yang begerak berlawanan arah untuk dapat bergesekan dengan kedelai sehingga kulit ari kedelai terkelupas, namun belum diketahui sejauh mana kelebihan dan kekurangan dari mesin tersebut. Untuk mengatasi masalah yang ada maka perlu dilakukan pengujian tentang uji kinerja dan analisis teknik mesin tersebut. Pengujian yang dilakukan pada mesin pengupas kedelai ini dilakukan dengan menggunakan metode analisis deskriptif, yaitu melakukan pengukuran, pengamatan dan perhitungan terhadap komponen-komponen struktural dan kinerja/fungsional mesin. Analisis teknik bertujuan untuk menguji komponen-komponen struktural mesin pengupas kulit ari kedelai yang dilakukan oleh pihak UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat. Analisis teknik yang akan dilakukan meliputi kapasitas teoritis mesin, kebutuhan daya penggerak, analisis sabuk dan puli, diameter poros, analisis bantalan, analisis rangka, kekuatan las. Sedangkan pengujian fungional mesin ini parameter-parameter yang didapat yaitu efisiensi pengupasan, kebutuhan daya, pengujian kualitas hasil kupasan, rendemen dan indeks performansi. Berdasarkan SOP (Standard Operasional Prosedure) mesin yang telah dibuat, jarak antar silinder dapat diatur yaitu 5 mm, 4 mm dan 3 mm. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dilakukan pemberian perlakuan terhadap jarak tersebut untuk mendapatkan hasil rendemen terbaik. Setiap perlakuan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali dan dihitung rata-ratanya sesuai dengan prosedur pengujian RNAM (Regional Network Agricultural Machinery).
.Karakteristik Fisik Kedelai
2.1.1.Kadar Air
Kadar air bahan hasil pertanian memegang peranan sangat penting dalam menjaga kualitas dari bahan hasil pertanian. Terjadinya kerusakan pada bahan hasil pertanian selepas panen secara biologi, fisiologis, dan kimia disebabkan karena masih tingginya kadar air bahan.
Sifat kacang kedelai mampu menyerap air cukup banyak dan dapat menyebabkan beratnya naik menjadi dua kali lipat, dengan sifat biji yang keras dan daya serap air tergantung ketebalan kulit ari. Kulit ari inilah yang ingin dikupas secara mekanis dengan semaksimal mungkin tidak membelah kedelai apalagi merusak kedelai. Sehingga mutu dari kacang kedelai baik dengan bentuk yang baik dan tetap utuh. Dari permasalahan tersebut maka, diperlukannya mesin pengupas kulit ari kacang kedelai dengan cara mekanis yang sederhana dan mudah pengoperasiannya, dimana dapat dioperasikan dengan mudah, sederhana, menggunakan penggerak tangan sehingga dapat dioperasikan oleh setiap orang tanpa harus memiliki keterampilan khusus (Annas, 2002). Kandungan kadar air kedelai pasca panen sebesar 14 persen. Kadar air kedelai ketika setelah direndam selama selang waktu tertentu menurut Ismed, 2003 kedelai yang direndam selama 2 jam mencapai 43,49 persen basis basah.
2.1.2. Bentuk dan Ukuran
Bentuk dan ukuran bahan hasil pertanian merupakan dua karakteristik yang tidak dapat dipisahkan. Keduanya diperlukan untuk mengetahui karakteristik fisik suatu bahan. Ada beberapa kriteria yang dapat digunakan untuk menjelaskan bentuk dan ukuran bahan hasil pertanian diantaranya dari bentuk acuan, kebulatan, dimensi sumbu, serta kemiripan bahan hasil pertanian terhadap benda-benda geometri tertentu.
.Volume, Densitas dan Specific Gravity
Dalam penanganan bahan hasil pertanian istilah densitas dibedakan menjadi dua macam yaitu densitas massa atau kerapatan massa (mass density) dan densitas kamba atau kerapatan kamba (bulk density). Kerapatan massa adalah kerapatan bahan yang diukur tanpa menyertakan ruang-ruang kosong diantara bahan atau dengan pengertian lain perbandingan antara massa sebuah bahan dengan volumenya. Sedangkan kerapatan kamba adalah kerapatan bahan yang diukur degan menyertakan ruang kosong diantara bahan atau dengan pengertian lain perbandingan antara massa bahan dengan volume bahan beserta ruang-ruang kosong diantara bahan (Zain dkk., 2005).
Menurut Mohsenin (1980) dalam Juliandra (2006), kerapatan kamba dinotasikan dengan ρ (rho) merupakan salah satu parameter dan karakteristik dari bahan pertanian berupa butiran atau biji. Pengertian kerapatan kamba adalah perbandingan bobot bahan dengan volume ruang yang ditempatinya, termasuk ruangan kosong diantara butiran bahan.
Menurut Mohsenin (1980) setiap bahan pertanian berbentuk butiran atau biji memiliki kerapatan kamba dalam menempati suatu ruang yang ditempatinya, nilai kerapatan kamba (bulk density) kedelai 750 kg/m3.
2.1.4.Sudut Repos (angle of repose)
Karakteristik friksi yang perlu diketahui dalam perancangan mesin-mesin dari bahan pertanian terutama biji-bijian adalah sudut repos (angle of repose). Biasanya sudut repos diperlukan untuk menentukan sudut kemiringan corong pengumpan (hoper).
Sudut repos adalah sudut yang terbentuk antara bidang datar dan bidang miring dari sebuah segitiga pada saat bahan curuh (biji-bijian) mulai bergerak jatuh bebas. Nilai sudut repos dari suatu bahan dipengerahui oleh bentuk, ukuran, kadar air, dan orientasi bahan (Zain dkk., 2005).
Menurut Stahl (1950) dalam Mohsenin (1980) nilai sudut repos (angle of repose) untuk bahan pertanian berbeda-beda. Kedelai memiliki nilai sudut repos sebesar 16 0 pada peralatan pengupasan.
2.1.5.Koefisien Gesek Bahan Hasil Pertanian Terhadap Permukaan Struktur Pengupas
Kebutuhan untuk pengetahuan terhadap koefisien gesek bahan pertanian pada berbagai permukaan diperlukan dalam membuat alat dan mesin yang berhubungan dengan pengolahan bahan pertanian. Koefisien gegek ini disesuaikan dengan permukaan bahan pembuat alat dan mesin tersebut, sehingga koefisien gesek diperlukan untuk mengetahui kesesuaian bahan pertanian terhadap permukaan struktur bahan.
Menurut Nwakonobi faktor yang diperlukan untuk mengetahui nilai koefisien gesek dari suatu bahan dapat dilihat berdasarkan hubungan kadar air dan struktur permukaan. Koefisien gesek kedelai diasumsikan sama dengan sorgum, hal ini di ambil dengan asumsi bahwa kadar air kedelai basah (42,5 persen) yang digunakan mendekati dari kadar sorgum sebesar 33,3 persen. Nilai hubungan antara koefisien gesek dan kadar air dapat dilihat pada Tabel1.
Tabel 1. Koefisien Gesek Sorgum pada Kadar Air yang Berbeda dan Struktur Permukaan.
Sumber : (Nwakonobi, 2009)
| Kadar air % (basis basah) | Koefisien gesek (μ) | |||
| Beton | Plastik | Besi/baja | Kayu | |
| 22,9 | 0,58±0,05 | 0,43±0,05 | 0,48±0,04 | 0,45±0,08 |
| 26,6 | 0,61±0,11 | 0,46±0,17 | 0,53±0,06 | 0,48±0,11 |
| 31,0 | 0,65±0,09 | 0,48±0,08 | 0,58±0,08 | 0,51±0,10 |
| 32,9 | 0,68±0,08 | 0,51±0,06 | 0,62±0,09 | 0,53±0,05 |
| 33,3 | 0,71±0,12 | 0,54±0,13 | 0,64±0,20 | 0,55±0,09 |
2.2.Proses Pengupasan Kulit Ari Kedelai
Pengupasan kulit ari kedelai merupakan langkah awal dari proses pengolahan tempe, proses pengupasan kulit ari kedelai pada umunya masih menggunakan tenaga manual yang menyebabkan proses pengupasan lambat dan kuantitasnya rendah sehingga perlu dirancang alat dengan tenaga mesin, dengan alat ini maka kuantitas produksi dapat ditingkatkan dari 35 kg/jam dengan cara manual menjadi 684 kg/jam. (Hermanto, 2008)
Proses pengupasan kulit ari kedelai terjadi saat kedelai terhimpit antara drum rotor dan pelat stator. Berdasarkan percobaan yang dilakukan dari 1kg kedelai, sebanyak 84,2 persen kulit ari kedelai terkelupas dengan baik, 7,8 persen masih utuh dan 8 persen hancur (Hermanto, 2008).
Proses pengupasannya adalah sebagai berikut:
1. Kacang kedelai yang masih memiliki kulit ari dimasukkan kedalam tempat penampung dan penyaluran yang telah disediakan.
2. Air sebagai pembantu pengupas dimasukkan bersamaan dengan kacang kedelai.
3. Kacang kedelai dimasukkan kedalam ruang pengupasan, pada saat itu kacang kedelai akan terkupas.
4. Kacang kedelai yang telah terkupas bersamaan dengan kulit arinya akan jatuh kedalam tempat yang telah disediakan.
Dari urutan proses diatas, maka secara fungsional mesin memiliki komponen yang berfungsi sebagai berikut:
1. Alat untuk memasukkan kedelai ke hoper
2. Tempat penampung air
3. Saluran masuk kacang kedelai kedalam proses pengupasan (Hoper)
4. Pengatur aliran bahan menuju proses pengupasan
5. Tempat pengupas kulit ari kacang kedelai
6. Saluran pengeluaran kacang kedelai yang telah dikupas (outlet)
7. Bak penampung hasil kupasan
8. Transmisi penerus daya dari penggerak ke poros mesin pengupas kulit ari kacang kedelai.
2.3.Tipe-Tipe Mesin dan Mekanisme pada Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai
Mesin pengupas kulit ari kedelai berfungsi untuk mengupas kulit yang menempel pada bulir kacang hingga bersih, mesin ini memiliki beberapa tipe berdasarkan jenis atau mekanisme pengupasannya yaitu dengan menggunakan mekanisme dua buah gerinda, dua buah silinder yang bergesekan dan silinder bergesekan dengan rumahnya.
2.3.1.Mekanisme dengan Screw yang Berputar
Gambar 3. Mekanisme dengan Screw
2.3.2.Menggunakan Dua Buah Rol Karet yang Ditata Sejajar dan Besarnya Sama.
Dua buah rol ini berputar berlawanan arah tetapi putarannya tidak sama. Kedua rol karet ini digerakkan oleh motor dengan menggunakan transmisi daya puli dan sabuk (belt). Pada kedua rol karet ini masing-masing memiliki sebuah roda gigi yang ukuran diameternya berbeda agar putaran yang dihasilkan antara dua rol karet ini tidak sama. Ketika biji kacang kedelai dimasukkan kedalam mekanisme ini, proses pengupasan terjadi karena adanya gesekan antara rol karet dengan biji kacang kedelai, yang mengakibatkan terkelupasnya kulit ari kacang kedelai.
Gambar 4. Mekanisme dengan Rol Karet
2.3.3.Mekanisme dengan Dua Buah Gerinda
Menggunakan dua buah rol batu gerinda, dimana rol yang berputar dan yang satu lagi diam. Rol yang diam ini diatur jaraknya dengan rol yang berputar sesuai dengan ukuran biji kacang kedelai yang akan dikupas. Rol ini digerakkan oleh sebuah motor yang menggunkanan transmisi puli dan sabuk. Mekanisme ini sederhana sekali dan bisa mengupas kulit ari kacang kedelai dengan hasil yang cukup baik dan resiko cacat yang kecil. Selain itu mesin ini murah dalam proses pembuatannya. (Eka Darma S., 2004)
Gambar 5. Mekanisme dengan Dua Buah Gerinda
Mesin pengupas kulit kedelai dengan menggunakan gerinda dan rumah gerinda sebagai media penggesek, kedelai ini diletakkan diantaranya sehingga kulitnya terkelupas. Mesin ini mengupas 30 kg kedelai dalam 1 jam. Kadar air kedelai yang ideal adalah 15 persen karena persentase terkelupas 50 persen dengan persentase hancur kurang dari 5 persen. (Suryawinata, 2006)
2.3.4.Mekanisme dua Silinder Gesek Asingkron
Menggunakan mekanisme dua buah rol yang diberi jarak tertentu sebagai tempat lewatnya kedelai. Kedelai yang lewat akan bergesekan dengan kedua rol sehingga kulitnya terkupas. Karena bidang gesek dari kedua rol tersebut sangat kecil maka efisiensi dari alat dengan mekanisme ini tentunya juga rendah.
Gambar 6. Mekanisme Pengupasan dengan Dua Silinder Gesek Asingkron
Gambar 7. Mesin Pengupas dengan Dua Silinder Gesek Asingkron Rancangan UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat
Mesin Pengupas Dua Silinder Asingkron yang dirancang bangun oleh UPTD BPT Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Tabel 2. Spesifikasi Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai
| Nama | Spesifikasi Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai | |
| Fungsi | Mengupas kulit ari kedelai | |
| Dimensi | Panjang (mm) | 470 |
| Lebar (mm) | 640 | |
| Tinggi (mm) | 970 | |
| Berat (kg) | 50 | |
| Tenaga penggerak | Merek / Model | Motor Listrik |
| Daya (HP) | 0,25HP/186,5watt | |
| Bahan Bakar | - | |
| Kapasitas (kg/jam) | 40-60 | |
| Dirancang | BPT Mekanisasi/APBD TA 2006 | |
| Dipabrikasi | BPT Mekanisasi/APBD TA 2006 | |
2.4.Bagian Utama dan Kegunaan Komponen Mesin Pengupas Kulit Ari Kedelai
1. Rangka
Merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk menyangga komponen mesin lainnya yang terdapat di bagian atas dari rangka tersebut, rangka mesin pengupas kulit ari kedelai terbuat dari besi siku sam berukuran 35 x 35 x 3 mm dengan momen inersia sebesar 0,024x106mm4. Panjang baris 258 mm dan panjang kolom 580 mm.
1. Hoper
Merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk mengumpankan kacang kedelai yang akan dikupas kulit arinya. Hoper terbuat dari bahan plat alumunium dengan sudut kemiringan 330 dengan bidang datar. Saluran pemasukan memiliki tinggi 270 mm dengan panjang sisi 281 mm dan 225 mm.
2. Silinder pengupas (dua buah)
Merupakan bagian dari mesin yang berfungsi untuk mengupas kulit ari kacang kedelai. Silinder tesebut pada permukaannya terdapat gerigi-gerigi yang befungsi dalam melakukan penggesekan antara dua buah silinder dengan kedelai sehinga kulit akan terkelupas dari bijinya, diameter dari silinder ini adalah 88 mm dengan panjang 220 mm.
3. Tempat penampung kacang
Berfungsi untuk menampung kacang kedelai yang telah dikupas kulit arinya.
4. Poros
Poros atau shaft merupakan suatu bagian stasioner yang berputar biasanya berpenampang bulat, dimana terpasang elemen-elemen seperti roda gigi, puli, sprocket dan elemen-elemen pemindah daya lainnya (Shigley, 1984). Ukuran poros yang digunakan pada mesin ini berdiameter 17 mm, panjang poros 349 mm.
5. Unit transmisi
Berfungsi untuk menyalurkan daya dari motor listrik menuju unit yang memerlukan daya penggerak seperti tabung pengupas, unit transmisi dapat berupa sabuk dan puli, roda gigi, sproket dan rantai. Sabuk banyak digunakan daam mesin-mesin pertanian karena rasio kecepatan yang tepat tidak pernah dipertahankan. jika didesain sistem yang memadai, slip yang terjadi tidak lebih dari 1 sampai 2 % dan efisiensi penyaluran daya (dengan mengabaikan kehilangan daya pada bantalan shaft) berkisar 97-99% (Frans, 2008). Sabuk yang dipakai yaitu sabuk V tipe A, diameter puli besar 280 mm.
6. Bantalan (Bearing)
Berfungsi untuk menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan berumur panjang (Sularso dan Suga, 1997). Bantalan yang digunakan dalam mesin pengupas kulit ari kedelai ini adalah jenis bantalan gelinding dengan diameter dalam 17 mm dengan nomor P6005.
7. Motor penggerak
Berfungsi untuk memberikan daya dari sumber daya untuk mesin ini digunakan motor listrik 0,25 HP. Daya yang dihasilkan oleh motor listrik kemudian ditransmisikan ke silinder pengupas.
2.5. Analisis Teknik
Aspek teknik yang dipertimbangkan dalam analisis teknik mesin pengupas kulit ari kedelai adalah analisis teknik yang meliputi analisis kebutuhan daya, kapasitas teoritis mesin, analisis transmisi daya, analisis poros, analisis pasak dan pin, analisis bantalan (bearing), analisis kekuatan rangka, analisis kekuatan las, kekuatan bahan dari setiap komponen mesin yang didalamnya menyangkut perhitungan secara teoritis dan pengamatan langsung dilapangan.
2.5.1. Kebutuhan Daya Penggerak
Kebutuhan daya yang diperlukan oleh mesin pengupas kulit ari kedelai merupakan semua daya yang diperlukan oleh mesin dalam menjalankan mesin dari awal hingga akhir baik penggerak transmisi, putaran silinder dan lain-lain.
Kebutuhan daya untuk menggerakkan mekanisme kerja mesin pengupasan, perhitungan daya penggeraknya menggunakan Persamaan berikut:
P1 = (2 π Mt. N) / 60...............................................................................(1)
Dimana :
P = Daya yang dibutuhkan motor penggerak (watt)
N = Jumlah putaran puli (rpm)
Mt = Momen puntir (Nm)
Untuk menghasilkan daya tersebut, maka besarnya momen puntir silinder pengupas dapat menggunakan Persamaan (Hall et. al. 1983) sebagai berikut:
Mt = Ft x R .................................................................................(2)
Dimana :
Mt = Momen puntir (Nm)
Ft = Gaya tangensial (N)
R = Jari-jari silinder pengupas (m)
Gaya tangensial pada silinder pengupas (Ft) dihitung dengan menggunakan Persamaan berikut:
Ft = m x g..........................................................................................(3)
Dimana :
m = Berat silinder pengupas (kg)
g = Percepatan gravitasi (m/s2)
Kebutuhan daya gesek bahan pada pengupasan dapat menggunakan Persamaan.
P2 = P3 x μ...............................................................................................(4)
Dimana :
P2 = Daya gesek (watt)
μ = Koefisien gesek bahan yang digunakan terhadap permukaan silinder
Daya Pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan.
P3 = Daya dengan beban – Daya tanpa beban....................................(5)
Dimana :
P3 = Daya pengupasan (watt)
Kebutuhan daya penggerak total dapat dihitung dengan persamaan.
Pt = P1+P2...........................................................................................(6)
2.5.2. Analisis Poros
Pada poros akan bekerja gaya-gaya berupa momen lentur dan momen puntir. Analisis yang akan diakukan terhadap poros meliputi kekuatan dan diameter poros menggunakan perhitungan poros yang menerima beban puntir dan beban lentur, karena poros ini meneruskan daya melalui sabuk dan puli. Untuk analisis tersebut dilakukan perhitungan-perhitungan yang meliputi diameter poros dan kecepatan kritis poros.
Menurut Sularso dan Suga (1997), daya rencana dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Pd = fc x P................................................................................................(7)
Dimana :
Pd = Daya yang direncanakan (kW)
fc = Faktor koreksi daya
P = Daya nominal output motor penggerak (kW)
Momen puntir (momen rencana) dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
T = 9,74 x 10 5 ………………..…………………………..……….(8)
Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen puntir pada poros harus dibatasi, untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam kondisi kerja normal, besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 0,25-0,3 derajat (Sularso dan Suga, 1997). Besarnya defleksi puntiran dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
q =584 ...........................................................................................(9)
Dimana :
q = Defleksi puntiran (0)
d = Diameter poros (mm)
l = Panjang poros (mm)
T = Momen Puntir (kg.mm)
G = Modulus geser (8,3 x 103) (kg/mm2)
Poros merupakan salah satu komponen penting dalam suatu putaran, dimana besarnya diameter suatu poros mempengaruhi besarnya putaran. Besarnya diameter poros dapat dihitung dengan Persamaan:
ds3 = ………………............................(10)
Dimana :
ds = Diameter poros (mm)
Kb = Faktor koreksi momen lentur Nilai Kb adalah 1,5 untuk poros dengan momen lentur tetap, 1,5-2,0 untuk beban lenturan ringan, dan 2,0-3,0 untuk beban tumbukan berat
Mb = Momen lentur maksimal (Nm)
Kt = Faktor koreksi momen puntir, Nilai Kt adalah 1,0 untuk beban dikenakan secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi sedikit lendutan dan tumbukan, 1,5-3,0 jika terjadi kejutan atau tumbukan besar
Mt = Momen Torsi (Nm)
Ss = Tegangan geser 50 x 10 6 (kg/mm2)
Nilai Momen torsi yang bekerja dalam perhitungan diameter poros. Dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Mt = ( T1-T2 ) r . ...................................................................................(11)
Dimana :
Mt = Momen Torsi (Nm)
T1 = Tegangan Sisi Kencang Pada Sabuk dan Puli (N)
T2 = Tegangan Sisi Kendor Pada Sabuk dan Puli (N)
r = Jari-Jari Puli (m)
Pada poros dengan putaran tinggi, putaran kritis sangat penting untuk diperhitungkan. Putaran kritis poros adalah putaran tertinggi yang dapat ditahan oleh poros. Putaran kritis poros yang dimiliki sebuah benda yang berputar dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
ωc = .......................................................................................(12)
Dimana:
ωc = Putaran Kritis Poros
2.5.3. Analisis Pin
Pin merupakan suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan bagian-bagian mesin agar tidak bergeser. Biasanya pin digunakan untuk mengikat puli atau roda gigi pada poros.
T = ...............................................................................................(13)
Dimana :
T = Momen Torsi ( Nm)
P = Daya (watt)
ω = Kecepatan putar (rpm)
Gaya tangensial yang bekerja pada pin yang terletak pada komponen elemen- elemen mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan sebagai berikut :
Dimana :
F = Gaya tangensial (N)
T = Momen torsi (Nm)
r = Jari-jari poros (m)
Untuk menghitung besarnya diameter dari pin yang digunakan pada bagian-bagian mesin agar tidak bergeser diperoleh dari nilai tekanan yang diizinkan,
Ps = .................................................................................(15)
Dimana :
Ps = Tekanan yang diizinkan (N/m2)
F = Gaya tangensial (N)
D = Diameter pin (m)
2.5.4. Analisis Bantalan
Bantalan merupakan elemen mesin yang menumpu poros berbeban, sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat bekerja dengan semestinya (Sularso dan Suga, 1997).
Beban yang di topang oleh poros ketika proses pengupasan berlangsung merupakan gabungan dari beberapa berat antara lain beban puli, tegangan tali dan roda gigi. Nilai beban tersebut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Fr = w1+w2+w3+ w4 ...............................................................................(17)
Beban tersebut merupakan beban radial yang bisa dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Pr = fw x Fr.............................................................................................(18)
Dimana :
Pr = Beban radial yang ditumpu
Fw = Faktor beban, nilainya sebesar 1,1-1,3 untuk kerja biasa
Fr = Beban radial yang dibawa poros
Faktor kecepatan untuk bantalan bola dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
fn = ….......................................................................................(19)
Dimana :
fn = Faktor kecepatan
n = Putaran poros
Sedangkan perhitungan faktor umur untuk bantalan dapat dihitung dengan Persamaan:
Fh = fn …………......................................................................(20)
Dimana :
fh = Faktor umur
C = Beban nominal dinamis spesifik (kg)
Pr = Beban ekuivalen dinamis (kg)
Umur nominal untuk bantalan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan sebagai berikut:
Lh = 500. fh3 …………………….....................………………….....(21)
2.5.5. Analisis Unit Transmisi
Perbandingan transmisi pada sistem transmisi puli-sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Dalam menentukan panjang sabuk yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Dimana :
L = Panjang sabuk (mm)
C = Jarak antar dua sumbu poros ( mm )
Massa sabuk dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan:
Dimana :
m = Massa sabuk per meter (kg)
A = Luas penampang sabuk ( m2)
ρ = Massa jenis sabuk ( kg/m3)
l = Panjang sabuk (m)
Kecepatan linier dapat dihitung dengan mengunakan Persamaan:
Dimana :
v = Kecepatan linier sabuk (m/s)
d = Diameter puli ( m )
n = Putaran puli ( rpm )
Sudut kontak sabuk dapat dihiung dengan menggunakan Persamaan:
Dimana :
θ1 = Sudut kontak sabuk
R = Jari-jari puli besar (m)
r = Jari-jari puli kecil (m)
C = Jarak antar pusat puli (m)
Bila sabuk-V bekerja meneruskan momen, tegangan akan bertambah pada sisi tarik T1 ( bagian panjang sabuk yang menarik) dan berkurang pada sisi kendor T2 (bagian panjang sabuk yang tidak menarik) dapat dihitung dengan Persamaan:
T1 = Maks. Allawable stress x A ..........................................................(27)
Sedangkan tegangan sisi kendor T2 dapat dihitung dengan mengunakan Persamaan:
Dimana :
T1 = Tegangan pada sisi kencang ( N )
T2 = Tegangan pada sisi kendor ( N )
m = Massa sabuk ( kg )
v = Kecepatan linier ( m/s )
Besarnya daya persabuk dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan:
P = (T1 -T2 ) v......................................................................................(29)
Dimana :
P = Daya per sabuk (watt )
Jumlah sabuk yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Dimana :
Ns = Jumlah sabuk
Pt = Daya yang tersedia ( Watt )
P = Daya yang ditransmisikan ( Watt)
2.5.6. Analisis Kekuatan Rangka
Gambar 8. Rangka yang Menopang Beban
Rangka berfungsi sebagai penahan beban yang berada diatasnya dimana rangka tersebut akan mengalami defleksi dan lengkungan sebagai akibat dari beban yang di topangnya. Rangka mesin merupakan penyangga atau kedudukan dari semua komponen mesin, Analisis rangka dihitung berdasarkan lendutan dan beban kritis yang diizinkan. Pada batang 1 dihitung dengan menggunakan Persamaan (Singer,1995)
d = ...........................................................................................(31)
Dimana :
d = Lendutan (mm)
P = Beban yang bekerja pada rangka (kg)
L = Panjang kolom baris (mm)
E = Modulus elastisitas rangka (kg/mm2)
I = Momen inersia rangka (mm4)
Kemudian lendutan yang terjaddi akibat dari beban yang ditoipang oleh rangka dibandingkan dengan lendutan izin yaitu:
dizin = ………………………….…………………………...….(32)
Pada batang 2 kolom jari-jari girasi dihitung dengan menggunakan Persamaan:
k = …………………………………………………………...…(33)
Dimana :
k = Jari-jari girasi
I = Momen inersia (m4)
A = Luas permukaan batang rangka (m2)
Kemudian dihitung angka kerampingan dengan membagi jari-jari girasi terhadap panjang kolom. Kolom yang direncanakan merupakan kolom dengan panjang sedang yang memiliki permukaan melintang yang seragam, sehingga untuk menghitung beban kritis kolom digunakan Persamaan J.B Johnson (Hall, 1983).
Fcr = Sy A …………………………………………….(34)
Dimana :
Fcr = Beban kritis yang diizinkan (N)
E = Modulus elastisitas (N/m2)
A = Luas penampang kolom (m2)
Sy = Batas patah bahan (N/m2)
L2 = Panjang kolom (m)
C = Nilai konstanta kondisi ujung
2.5.7. Analisis Kekuatan Las
Pengelasan adalah metode pengikat logam dengan leburan. Terdapat dua tipe utama las yaitu las temu dan las sudut. Kekuatan las ini dapat menopang beban rangka jika kekuatan las temu lebih besar dari gaya yang bekerja pada rangka (Singer, 1985) atau,
F ≤ τ x t x l.............................................................................................(35)
Dimana :
F = Gaya yang bekerja pada rangka (N)
τ = Tegangan izin (N/m2)
t = Tebal bidang las (m)
l = Panjang bidang las (m)
2.6. Uji Kinerja
Uji kinerja mesin pengupas kulit ari kedelai bertujuan untuk mengevaluasi kemampuan mesin tersebut yang dioperasikan pada kondisi optimum. Pengukuran parameter yang dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja mesin pengupas kulit ari kedelai yang meliputi:
2.6.1. Kerapatan Kamba
Kerapatan kamba atau bulk density dipakai untuk menghitung kapasitas teoritis dan menghitung banyaknya jumlah kedelai yang dimasukkan ke dalam hoper. Kerapatan kamba dapat dihitung dengan menggunakan rumus
Dimana :
Wd = Massa bobot kedelai basah (gram)
V = Volume wadah yang digunakan (ml)
2.6.2. Kapasitas Pengupasan Teoritis
Kapasitas teoritis pengupasan kulit ari dapat dihitung dengan Persamaan:
Kt = π x D x ρ x N x l x P x 60x μ .........................................................(37)
Dimana :
Kt = Kapasitas teoritis pengupasan (kg/jam)
D = Diameter silinder (m)
P = Jarak celah antar silinder (m)
N = Jumlah putaran per menit
ρ = Kerapatan kamba kedelai basah (kg/m3)
l = Lebar silinder (m)
μ = Koefisien gesek bahan 0,64
2.6.3. Kapasitas Pengupasan Aktual
Kapasitas aktual merupakan kemampuan yang dimiliki suatu mesin untuk melakukan pengupasan kulit ari kedelai dalam selang waktu tertentu. Perhitungan kapasitas aktual dapat ditulis dengan Persamaan sebagai berikut:
Ka = Wp x ..........................................................................................(38)
Dimana :
Ka = Kapasitas pengupasan aktual (kg/jam)
Wp = Berat total kedelai yang keluar dari mesin pengupas (kg)
t = Waktu yang dibutuhkan untuk pengupasan (menit)
2.6.4. Efisiensi Pengupasan
Efisiensi adalah perbandingan antara kapasitas aktual dengan kapasitas teoritis. Efisiensi pengupasan dapat dihitung dengan:
Efisiensi pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Dimana :
Ef = Efesiensi mesin (%)
Ka = Kapasitas pengupasan aktual (kg/jam)
Kt = Kapasitas teoritis pengupasan (kg/jam)
2.6.5. Kebutuhan Daya
Kebutuhan daya mesin pada saat dioperasikan atau tidak dapat diukur dengan menggunakan alat pengukur yaitu multimeter yang dapat mengukur arus dan tegangan sehingga daya yang dihasilkan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
P = V x I..................................................................................................(40)
Dimana :
P = Daya yang dihasilkan (watt)
V = Tegangan (Volt)
I = Arus (Ampere)
2.6.6. Energi Spesifik Pengupasan
Energi spesifik pengupasan merupakan hasil bagi antara daya pengupasan dengan kapasitas efektif mesin. Besarnya daya yang diperlukan pada proses pengupasan didapat dari perkalian antara tegangan dan arus listrik yang nilai keduanya diukur dengan menggunakan mutimeter.
Energi spesifik pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
W = …………………………...……………………………….(41)
Dimana :
W = Energi spesifik pengupasan (kJ/kg)
P = Kebutuhan daya pengupasan aktual (kW)
Ka = Kapasitas aktual mesin (kg/jam)
2.6.7. Indeks Unjuk Kerja (Performance Index)
Performance index merupakan angka yang menunjukkan besarnya nilai kerja unit suatu mesin. Besarnya nilai indeks performasi berkisar 0-1 dan nilai terbaik mendekati satu (Herwanto, dkk. 1999). Performance index untuk mesin pengupas antara lain:
· Indeks Pengupasan
Indeks pengupasan yang dinyatakan dalam persentase untuk menunjukkan besarnya biji yang terkelupas pada proses pengupasan. Indeks pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:
Ip = ......................................................................(42)
Dimana :
Ma = Laju massa biji yang terkupas (kg/menit)
Mb = Laju massa biji utuh, rusak dan kulit (kg/menit)
Xa = Fraksi terkupas
Xb = Fraksi biji utuh, rusak dan kulit
2.6.8. Rendemen
Rendemen yang diinginkan yaitu kedelai yang terkupas baik dalam keadaan terkupas utuh maupun terkupas belah setelah melalui proses pengupasan. Pengambilan sampel rendemen dilakukan dengan memisahkan fraksi yang dihasilkan dari proses pengupasan berupa kedelai terkupas utuh, terkupas belah, tidak terkupas, rusak dan ampas (kulit ari kedelai).
Uji rendemen dilakukan dengan mempersentasekan biji kedelai yang terkelupas dengan keseluruhan biji kedelai yang dimasukkan kedalam mesin. Semakin besar nilai persentase rendemen maka kinerja mesin semakin baik dan sebaliknya. Persentase rendemen dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (Smith, 2000) sebagai berikut :
Dimana :
PR = Persentase rendemen bahan (%)
mt = Massa kedelai yang terkelupas (g)
min = Massa kedelai yang dimasukkan kedalam mesin (g)
2.7. Kajian Ergonomi
2.7.1. Kebisingan
Kebisingan adalah bunyi-bunyian yang tidak dikehendaki telinga karena dalam jangka pendek dapat mengurangi ketenangan kerja, mengganggu konsentrasi, dan menyulitkan komunikasi. Dampak gangguan ini dalam jangka panjang dapat menyebabkan merusak pendengaran (Sutalaksana dkk, 2006). Pengukuran tingkat kebisingan menggunakan Sound Level Meter.
Batasan atau tingkat kebisingan yang diperbolehkan oleh OSHA (Occupational Safety and Health Administration) dapat dilihat pada Tabel 3. Dimana Tabel 3 menunjukkan bahwa durasi atau lamanya jam kerja, dimisalkan 8 jam perhari dengan tingkat kebisingan dibawah 90 dB, dan mengalami penurunan jam kerja selama 2 jam pada tingkat kebisingan 100 dB. Batas kebisingan yang diperbolehkan adalah 100 dB dengan pengukuran lama jam kerja dapat menggunakan Persamaan OSHA dimana mengambil tingkat kebisingan 90 dB dan 8 jam kerja/hari sebagai acuan awal.
Tabel 3. Hubungan Intensitas Kebisingan dengan Lama Jam Kerja per Harinya Sesuai dengan Standar Tingkat Kebisingan Berdasarkan OSHA
| Jam Kerja/Hari | Tingkat kebisingan, (dB) |
| 8 | 90 |
| 6 | 92 |
| 4 | 95 |
| 3 | 97 |
| 2 | 100 |
| 1 | 102 |
| 0,5 | 110 |
| 0,25 | 115 |
Sumber: Lehto dan Buck (2008)
Pengukuran lama jam kerja dapat menggunakan Persamaan OSHA dengan mengambil tingkat kebisingan 90 dB dan 8 jam kerja/hari sebagai acuan awal. Persamaan tersebut adalah sebagai berikut.
Dimana :
T = Lama jam kerja perhari
L = dB pengukuran
Pengukuran tingkat kebisingan yang akan dilakukan saat mesin pengupas di nyalakan, saat memasukan bahan ke dalam hoper, saat pengambilan hasil pengupasan di saluran pengeluaran atau bak penampungan. Tingkat kebisingan yang diukur dari tiga titik tersebut dirata-ratakan lalu dihitung lama jam kerja per harinya.
2.7.2. Getaran
Getaran oleh peralatan atau mesin dapat mencapai operator atau pekerja melalui bebrapa cara, diantaranya getaran yang dihantarkan keseluruh tubuh pekerja melalui badan mesin yang bergetar yang dikenal dengan istilah whole body vibration. Cara yang lainnya, getran dihantarkan melalui salah satu bagian tubuh pekerja yang dalam banyak kasus adalah melalui tangan, pergelangan tangan, lengan atau melalui kaki yang dikenal dengn istilah hand vibration (sanders and cormick, 1987).
Dampak atau pengaruh getaran terhadap operator adalah timbulnya sindroma getaran (vibration sindrome) atau lebih populer dikenal dengan istilah mati rasa pada tangan atau jari yang disebabkan turunnya aliran darah kejari tangan atau tangan operator. Untuk mengurangi efek negatif akibat penggunaan peralatan bergetar dianjurkan untuk tidak melakukan kontak dengan getaran 50% dari waktu kerja atau direkomendasikan untuk beristirahat setiap 1-1,5 jam dengan gemastik tangan antara 5-10 menit ( Istigno 1971 diacu dalam satrio 1991).
Secara umum getaran mekanis ini dapat mengganggu tubuh dalam hal :
· Mempengaruhi konsentrasi kerja
· Mempercepat datangnya kelelahan
· Dapat menyebabkan timbulnya beberapa penyakit diantaranya karena gangguan pada mata, saraf, peredaran darah, otot-otot, tulang dan lain-lain.
Heryanto (1988), menyatakan bahwa untuk mencegah efek yang ditimbulkan oleh getaran dianjurkan melakukan tindakan pencegahan dengan melakukan hal-hal berikut:
· Pemeriksaan kesehatan awal terhadap operator.
· Pekerja dianjurkan untuk menggunakan pakaian yang cukup untuk melindungi tubuh dari suhu tinggi serta menggunakan sarung tangan selama menggunakan alat yang bergetar.
· Jam kerja diselingi waktu istirahat minimal sepuluh menit tiap satu jam kerja.
· Pemeriksaaan kesehatan berkala minimal setahun satu kali terutama masalah VWF (vibrotion- induced white finger)
Pengukuran getaran yang dihasilkan mesin dilakukan di beberapa tempat pengukuran yang cukup mewakili dari keseluruhan getaran pada mesin seperti rangka mesin, ruang pengupasan, hoper dan outlet. Hasil dari rata-rata nilai getaran yang dihasilkan kemudian dibandingkan dengan standar dimana yang dipakai adalah ISO 2372 - ISO ini merupakan pedoman untuk besarnya getaran pada mesin, mesin dengan daya kecil, terutama untuk motor listrik kurang dari 15 kW.
Tabel 4. ISO 2372 Pedoman untuk Besarnya Getaran Pada Mesin, Mesin dengan Daya Kecil, Terutama untuk Motor Listrik Kurang Dari 15 Kw
| Good | 0 to 0,71 mm/s |
| Aceptable | 0,72 to 1,81 mm/s |
| Still permissible | 1,81 to 4,5 mm/s |
| Dangerous | > 4,5 mm/s |
Sumber : Manual Operasional Book of Vibration Meter
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian telah dilaksanakan di Unit Pelayanan Teknis Daerah Balai Pengembangan Teknologi Mekanisasi Pertanian Cianjur, Jawa Barat yang terletak di Kecamatan Bojong Pincung, Kabupaten Cianjur dari bulan November 2009 s.d. Januari 2010.
3.2. Bahan dan Alat Penelitian
3.2.1. Bahan :
1. Kacang Kedelai Impor Cap Jempol Varietas Gunung
2. Air untuk Merebus Kedelai
3.2.2. Alat:
1. Mesin pengupas kulit ari kedelai dengan menggunakan mekanisme dua buah silinder bergesekan.
2. Timbangan analitik KERN 444-45, kecermatan 0,1 gram dan kapasitas 600 gram.
3. Timbangan analitik Furi-HITACHI-1000B,maksimal 1000 gram dengan kecermatan 0,5 gram.
4. Desikator, untuk menstabilkan kadar air bahan agar tidak bertambah setalah proses pemanasan dengan menggunakan oven..
5. Cawan alumunium sebagai wadah kedelai basah
6. Stop Watch, kecermatan 1/100 detik dan kapasitas 24 jam.
7. Tachometer dengan merk Lutron DT-2236, untuk mengukur RPM motor penggerak.
8. Meteran dengan panjang makimal 5 m, untuk mengukur dimensi mesin.
9. Jangka sorong dan penggaris untuk mengukur dimensi komponen mesin
10. Gelas ukur 500 ml, untuk mengukur volume dari kedelai basah
11. Oven elektrik dengan merk Memmert yang berada di Laboratorium Pasca Panen FTIP UNPAD, untuk mengukur kadar air.
12. Kompor gas dan panci, untuk merebus kedelai
13. Multimeter, untuk mengukur arus dan tegangan listrik
14. Kalkulator Casio fx 991MS, untuk menghitung data yang didapat.
15. Soundlevel Meter dengan merk Lutron SL-4112, untuk mengukur tingkat kebisingan mesin pengupas kulit ari kedelai
16. Vibration meter dengan merk Lutron VT-8204, untuk mengukur getaran pada mesin pengupas kulit ari kedelai.
3.3. Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah metode analisis deskriptif, yaitu melakukan pengukuran, pengamatan dan perhitungan terhadap spesifikasi teknis dari mesin, kemudian menganalisis dari data tersebut sehingga memperoleh gambaran mengenai kinerja mesin pengupas kulit ari kacang kedelai yang pada akhirnya dapat memberikan gambaran tentang kelayakan mesin tersebut.
3.4. Perlakuan
Perlakuan yang diberikan pada percobaan ini yaitu dengan mengubah jarak celah antar silinder yaitu pada jarak 5, 4, dan 3 mm setiap pengujian mendapat perulangan sebanyak 5 kali.3.5 Analisis Teknik
Prosedur analisis teknik
1. Mengukur dimensi elemen–elemen mesin pengupas kulit ari kedelai
2. Melakukan analisis teknik meliputi :
1. Daya penggerak
· Variabel yang diamati antara lain :
Putaran putaran puli, berat silinder pengupas, jari-jari silinder pengupas,
· Parameter yang dihitung antara lain:
Daya penggerak mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 1, momen puntir menggunakan dengan Persamaan 2, gaya tangensial dengan menggunakan Persamaan 3, daya gesek bahan dengan menggunakan Persamaan 4 dan daya pengupasan dengan Persamaan 5.
2. Poros
· Variabel yang diamati antara lain:
Kecepatan puli silinder pengupas, putaran motor penggerak, panjang poros dan diameter poros.
· Paremeter yang dihitung antara lain:
Daya yang direncanakan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 7, momen puntir atau momen rencana dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 8, diameter poros dapat dihitung menggunakan Persamaan 10, momen torsi dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 11 dan putaran kritis dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 12.
3. Pin
· Variabel yang diamati antara lain:
Daya, kecepatan putar dan jari-jari poros.
· Parameter yang dihitung yaitu :
Diameter dari pin yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 16.
4. Bantalan
· Variabel yang diamati yaitu :
Putaran poros
· Parameter yang dihitung yaitu :
Umur nominal bantalan, dapat dilihat pada Persamaan 21.
5. Sabuk dan puli (unit transmisi)
· Variabel yang diamati antara lain :
Kecepatan putar motor penggerak, diameter motor penggerak, diameter puli jarak antar poros.
· Parameter yang dihitung antara lain :
Kecepatan putaran poros dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 22, panjang sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 23, massa sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 24, kecepatan linier dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 25 dan jumlah sabuk dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 30.
6. Rangka
· Variabel yang diamati antara lain :
Beban yang ditopang rangka dan panjang kolom rangka.
· Parameter yang dihitung antara lain:
Lendutan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 31, lendutan yang diizinkan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 32 dan beban kritis yang diizinkan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 34.
7. Kekuatan las
· Variabel yang diamati antara lain :
Tebal dan panjang bidang las
· Parameter yang dihitung yaitu:
Gaya yang bekerja pada rangka dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 35.
3.7. Uji Kinerja
Prosedur pengujian kinerja mesin meliputi :
1. Kapasitas Pengupasan Teoritis
· Variabel yang diamati antara lain :
Kecepatan putaran poros, jarak antar celah, panjang silinder dan diameter poros.
· Parameter yang dihitung antara lain:
Kapasitas teoritis dapat di hitung dengan menggunakan Persamaan 37.
2. Kapasitas aktual pengupasan
· Variabel yang diamati antara lain :
Berat kedelai yang keluar dari saluran pengeluaran dan waktu pengupasan
· Parameter yang dihitung yaitu:
Kapasitas pengupasan aktual dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 38.
3. Efisiensi pengupasan
· Variabel yang diamati antara lain:
Kapasitas pengupasan aktual dan kapasitas pengupasan teoritis.
· Paremeter yang dihitung yaitu:
Efisiensi mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 39.
4. Kebutuhan daya mesin (watt)
· Variabel diamati antara lain :
Tegangan dan arus ketika mesin dioperasikan.
· Parameter yang dihitung yaitu:
Kebutuhan daya mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 40.
5. Energi Spesifik Pengupasan
· Variabel yang diamati antara lain :
Kebutuhan daya aktual dan kapasitas aktual.
· Parameter yang dihitung yaitu:
Energi spesifik pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 41.
6. Indeks Unjuk Kerja
· Variabel yang diamati antara lain :
Massa kedelai yang terkupas baik utuh maupun terbelah dan massa kedelai yang tidak terkupas (masih utuh dengan kulit ari)
· Parameter yang dihitung yaitu:
Indeks unjuk kerja dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 42.
7. Rendemen pengupasan
· Variabel yang diamati antara lain :
Massa kedelai yang terkupas dan massa kedelai yang masuk.
· Parameter yang dihitung yaitu:
Rendemen pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 43.
3.7.1. Pengujian Kapasitas Aktual dan Rendemen
Pengujian kapasitas aktual pengupasan dan rendemen dengan cara
1. Menimbang kedelai yang akan dikupas
2. Memasukan kedelai kedalam hoper
3. Menimbang hasil yang keluar dari saluran pengeluaran
4. Mencatat waktu selama proses berlangsung hingga mesin tidak mengeluarkan kedelai lagi
5. Melakukan pengulangan sebanyak 5 kali dengan menggunakan 2000 gram kedelai dengan 3 perlakuan jarak antar celah yang berbeda 5, 4 dan 3 mm
6. Menimbang dan merata-ratakan hasil output tiap percobaan begitu pula dengan waktunya
7. Menghitung rendemen tiap perlakuan dan ulangan
8. Menghitung kapasitas aktual mesin tiap perlakuan
3.7.2. Pengujian Kualitas Kupasan
Cara pengujian kualias kupasan kedelai yaitu
1. Hasil dari proses pengupasan akan diambil sampel untuk pengujian kualitas kupasan.
2. Hasil yang diharapkan yaitu kedelai yang terkelupas bersih kulit arinya dalam keadaan utuh maupun terbelah.
3. Timbang kedelai yang terkelupas baik, terkupas belah, rusak dan utuh (tidak terkelupas) kemudian dipersentasekan
4. Semakin banyak kedelai yang terkelupas baik utuh maupun belah dan semakin sedikit kedelai yang hancur dan utuh maka kualitas output mesin semakin bagus.
3.8. Pengamatan Ergonomi
Pengukuran dalam pengujian ergonomi dilakukan dengan mengamati atau menghitung nilai dari kebisingan dan getaran yang dihasilkan dari mesin pengupas kulit ari kedelai.
1. Tingkat bisingan
Pengukuran tingkat kebisingan dilakukan pada tiga titik pengamatan, yaitu: saat mesin penggerak dinyalakan, saat memasukkan bahan ke dalam hoper, saat pengambilan kedelai dari saluran pengeluaran. Perhitungan lama waktu kerja per hari akibat pengaruh kebisingan menggunakan Persamaan 44.
2. Getaran
Pengukuran getaran yang dihasilkan mesin dilakukan di rangka, hoper dan dinding ruang pengupasan, hasil rata-rata dari ketiga tempat pengukuran kemudian dibandingkan dengan standar dimana yang dipakai adalah ISO 2372-ISO pedoman untuk besarnya getaran mesin, mesin dengan daya kecil, terutama untuk motor listrik kurang dari 15 kW.
Kebutuhan Daya Penggerak
Kebutuhan daya penggerak dihitung untuk mengetahui apakah daya yang tersedia dapat menggerakkan silinder pengupas secara perhitungan atau teoritis dengan menggunakan rumus sehingga mesin dapat beroperasi atau bekerja. Kebutuhan daya total secara teoritis dengan menggunakan perhitungan pada Persamaan 6 sebesar 167,67 Watt atau 0,22 Hp dari hasil tersebut, maka secara teoritis motor penggerak tersebut dapat berputar dengan daya sebesar 0,22 Hp.
Adapun daya yang tersedia dari motor penggerak sebesar 186,5 watt atau 0,25 Hp. Dengan demikian kebutuhan daya tercukupi secara teoritis untuk dapat berputar atau dapat menggerakkan silinder. Perhitungan dapat dilihat pada Lampiran 1.1.
4.1.2. Analisis Poros
Pengukuran analisis poros bertujuan untuk mengetahui apakah poros yang digunakan secara aktual sudah sesuai dengan perhitungan poros secara teoritis. Untuk mengetahui kelayakan dari poros tersebut ada tiga komponen yang menjadi dasar pertimbangan antara lain diameter poros, putaran kritis dan defleksi yang dihasilkan dari putaran poros tersebut. Untuk mengetahui perbandingan antara hasil secara aktual dengan perhitungan dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Perbandingan Data Spesifikasi Teknis dan Aktual Hasil Perhitungan
| Parameter | Spesfikasi teknis | Aktual hasil perhitungan |
| Diameter poros | 17 mm | 15,5 mm |
| Defleksi puntiran | - | 0,1420 |
| Putaran | Poros = 340 rpm | Kritis =1490,16 rpm |
| Non Konvensional (Mesin) · Efektivitas relatif tinggi · Efisiensi tinggi · Higienis terjamin |
| Mulai |
| Penanganan Kacang Kedelai |
| Pengupasan Kulit Ari Kacang Kedelai |
| Konvensional (manual) · Efektifitas hasil rendah · Efisiensi rendah · Higienis kurang terjamin |
| Mesin Pengupas Kulit Ari Kacang Kedelai Tipe Silinder Asingkron (MPK 018) |
| Belum Dikaji Ulang Data Analisis Teknik dan Uji Kinerja |
| Analisis Kelayakan Dengan Metode Analisis Deskriptif |
| Uji kinerja (fungsional) Pada jarak silinder pengupas 5, 4 dan 3 mm dengan pengulangan 5 kali |
| Analisis teknik (Struktural) · Kebutuhan Konstruksi struktural · Pengukuran komponen struktural |
| Kajian Ergonomi · Kebisingan · Getaran |
| Rekomendasi |
| Selesai |
Tidak ada komentar:
Posting Komentar