SKRIPSI RANCANG BANGUN ALAT PEMERAH SUSU SAPI SEMI OTOMATIS TIPE ENGKOL. Oleh: BUDI SETIAWAN F

Transkripsi

1 SKRIPSI RANCANG BANGUN ALAT PEMERAH SUSU SAPI SEMI OTOMATIS TIPE ENGKOL Oleh: BUDI SETIAWAN F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 Budi Setiawan. F Rancang Bangun Alat Pemerah Susu Sapi Semi Otomatis Tipe Engkol di bawah Bimbingan: Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr dan Dr. Ir. Asep Sudarman, M.Rur.Sc RINGKASAN Pada dasarnya, antara persediaan dan permintaan terhadap susu di Indonesia terjadi kesenjangan yang cukup besar. Permintaan akan kebutuhan susu jauh lebih besar dari ketersediaan susu yang ada. Berdasarkan kondisi tersebut, usaha sapi perah untuk menghasilkan susu segar sangat prospektif. Cara pemerahan susu sapi di Indonesia masih banyak menggunakan cara manual yaitu langsung dengan tangan, walaupun sebenarnya sudah ada mesin pemerah susu otomatis. Faktor penyebabnya karena harga mesin otomatis sangat mahal, yang jika dibandingkan dengan keuntungan yang diperoleh peternak sapi perah tidak akan mencukupi untuk membeli mesin tersebut. Untuk mengatasi hal tersebut telah dilakukan kerjasama penelitian antara CENTRAS (Centre for Tropical Animal Studies) dengan Departemen Teknik Pertanian IPB dalam pembuatan alat pemerah susu. Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol. Alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol digunakan untuk menghasilkan susu yang bersih dan higienis dengan harga yang relatif terjangkau oleh para peternak sapi perah dalam usaha meningkatkan produksi susu sapi per hari. Penelitian dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu : 1) Identifikasi masalah, 2) Analisis perancangan, 3) Pembuatan mekanisme alat pemerah, 4) Uji fungsional mekanisme, 5) Perakitan, 6) Uji kinerja. Secara prinsip cara pemerahan manual dan pemerahan otomatis sangat berbeda. Alat pemerah otomatis menggunakan prinsip sucking (penghisapan) yang dihasilkan oleh vakum. Keluarnya air susu dengan menggunakan perbedaan tekanan antara bagian pemerah (shells) dan liner (karet pemerah) dengan vakum pada milkcan. Alat pemerah susu sapi semi mekanis tipe engkol ini terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu: bagian pemerah, karet pemerah, sistem transmisi, pompa engkol, pompa vakum, milkcan, dan rangka. Sementara bagian lain sebagai penghubung adalah selang dan selang silikon. Tekanan yang diberikan oleh pompa engkol untuk karet pemerah tidak dapat mengimbangi daya hisap yang dihasilkan oleh pompa vakum. Akibat yang terjadi pada karet pemerah yaitu, karet pemerah terus-menerus tertutup atau menjepit puting susu, sehingga air susu tidak dapat terhisap dengan baik. Karena tidak sesuai dengan rancangan fungsionalnya, maka pompa engkol akan diganti oleh meaknisme lain yang dapat bekerja dengan baik. Modifikasi untuk menggantikan pompa engkol dilakukan dengan memberikan vakum pada ruang diantara bagian pemerah (shells) dan karet pemerah (liner), selain vakum yang ada pada milkcan untuk memberikan daya hisap pada puting susu. Ruang tersebut dibuat vakum dengan cara menyambungkannya ke pompa vakum. Untuk memberikan efek pijatan pada

3 puting atau fase istirahat maka tekanan pada ruang antara shells dan liner harus lebih tinggi dari tekanan pada milkcan, caranya dengan memberi udara masuk pada ruang tersebut. Dengan demikian karet pemerah akan menutup laju aliran susu untuk beberapa saat. Untuk mencoba kinerja dari modifikasi tersebut, maka selang yang menghubungkan bagian pemerah ke pompa vakum diberi triple joint, agar bisa dibuka tutup untuk memberi udara ke ruang antara bagian pemerah (shells) dan karet pemerah (liner). Dari hasil uji fungsional yang dilakukan, modifikasi berjalan dengan baik. Mekanisme buka-tutup udara dilakukan oleh unit pengatur denyut udara. Setelah mengalami modifikasi, maka bagian utama dari alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol adalah: milkcan, unit pengatur denyut vakum, bagian pemerah (shells), karet pemerah (liner), pompa vakum, dan rangka.

4 RANCANG BANGUN ALAT PEMERAH SUSU SAPI SEMI OTOMATIS TIPE ENGKOL SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh: BUDI SETIAWAN F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

5 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITU PERTANIAN BOGOR RANCANG BANGUN ALAT PEMERAH SUSU SAPI SEMI OTOMATIS TIPE ENGKOL SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh: BUDI SETIAWAN F Dilahirkan pada tanggal 10 Januari 1985 Di Bogor Tanggal lulus: Agustus 2007 Menyetujui, Bogor, 22 Agustus 2007 Bogor, 22 Agustus 2007 Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr Dosen Pembimbing I Dr. Ir. Asep Sudarman, M.Rur.Sc Dosen Pembimbing II Mengetahui, Dr. Ir. Wawan Hermawan, MS Ketua Departemen Teknik Pertanian

6 RIWAYAT HIDUP BUDI SETIAWAN Penulis adalah putra tunggal dari pasangan Bapak Atu dan Ibu Maryati. Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 10 Januari Memulai pendidikan di SDN Babakan Dramaga IV pada tahun 1991, kemudian penulis melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 1 Dramaga pada tahun 1997, dan pada tahun 2000 melanjutkan jenjang pendidikan di SMU Negeri 6 Bogor. Lulus pada tahun 2003 penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Selama masa perkuliahan di IPB, penulis aktif dalam bidang olahraga dengan masuk menjadi anggota UKM. Penulis pernah mengikuti beberapa kegiatan dengan menjadi panitia. Pada tahun 2005 penulis menjadi ketua panitia Olimpiade Fateta, kegiatan olahraga tahunan untuk mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian yang diselenggarakan olek BEM FATETA. Beberapa pelatihan dan seminar yang diadakan dalam ruang lingkup Institut Pertanian Bogor menjadi kegiatan lain penulis. Pada tahun 2006 penulis melaksanakan kegiatan Praktek Lapangan di Dinas Lingkungan Hidup dan Kebersihan Kota Bogor, Jawa Barat. Praktek lapang yang dilaksanakan berjudul Mempelajari Aspek Keteknikan dan K3 Dalam Proses Pengolahan Sampah di Dinas Lingkungan Hidup dan Kebersihan Kota Bogor. Penulis menyelesaikan tugas akhir pada tahun 2007 dengan judul Rancang Bangun Alat Pemerah Susu Sapi Semi Otomatis Tipe Engkol dibawah bimbingan Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr. dan Dr. Ir. Asep Sudarman, M.Rur.Sc.

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang selalu senantiasa melihpahkan rahmat, hidayah dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul Rancang Bangun Alat Pemerah Susu Sapi Semi Otomatis Tipe Engkol. Penelitian ini merupakan dasar yang digunakan dalam penyusunan skripsi. Skripsi merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini tersusun atas bimbingan dan kerjasama dari berbagai pihak yang telah membantu, baik secara materi maupun nonmateri. Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr. Ir. M. Faiz Syuaib, M.Agr selaku dosen pembimbing akademik atas bimbingan dan arahan yang telah diberikan kepada penulis. 2. Dr. Ir. Asep Sudarman, M.Rur.Sc selaku dosen pembimbing atas bimbingan dan arahan yang telah diberikan kepada penulis. 3. Dr. Lenny Saulia, S.TP, M.Si selaku penguji atas kesediaannya untuk menguji dan saran yang diberikan kepada penulis. 4. Kedua orangtua yang telah memberikan doa dan dukungannya. 5. Eva Sukmawati (istriku) dan keluarga atas doa dan dukungan yang diberikan kepada penulis. 6. Pak Parma dan Pak Ahmad atas bantuan dan kerjasamanya. 7. Hanida Pritikasiwi selaku teman satu bimbingan atas kerjasamanya. 8. Indra Kusuma atas bantuan yang diberikan kepada penulis. 9. Staf UPT Departemen TEP atas bantuan dan kerjasamanya. 10. Novan, Rian, Yandra, Ijey, Bayu, Ludi, Ojan, Deniaki, Mamet, Anaz, Gibul, Liglig, dan Ale atas semangat dan kebersamaannya. 11. Teman-teman TEP 40 atas semangat dan kebersamaannya. Penulis menyadari bahwa penelitian dan penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Namun penulis berharap semoga penelitian dan penulisan skripsi yang telah dilakukan ini bermanfaat bagi kita semua. Bogor, 21 Agustus 2007 i

8 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... ii DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR TABEL... vii DAFTAR LAMPIRAN... viii I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Tujuan... 1 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Komposisi Susu... 3 B. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Produksi Susu... 4 C. Persiapan Pemerahan... 6 D. Cara Pemerahan Manual... 7 E. Cara Pemerahan Otomatis... 8 F. Ruang Vakum G. Pompa Vakum H. Stainless Steel I. Aspek Ergonomika J. Perancangan (Desain) III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat B. Bahan dan Alat Bahan Penelitian Alat C. Metoda Penelitian Identifikasi Masalah Analisis Rancangan Pembuatan Mekanisme Alat Pemerah Perakitan Uji Fungsional ii

9 Halaman 6. Modifikasi dan Penyempurnaan Uji Kinerja IV. ANALISIS RANCANGAN A. Kriteria Perancangan B. Rancangan Fungsional Bagian Pemerah (Shells) Karet Pemerah (Liner) Sistem Transmisi Pompa Engkol Pompa Vakum Vacuum Chamber Head Milkcan Selang Udara Selang Pengalir Susu Rangka C. Rancangan Struktural Bagian Pemerah (Shells) Karet Pemerah (Liner) Sistem Transmisi Pompa Engkol Pompa Vakum Vacuum Chamber Head Milkcan Selang Udara Selang Pengalir Susu Rangka V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Rancang Bangun Alat Pemerah Bagian Pemerah (Shells) Karet Pemerah (Liner) Sistem Transmisi iii

10 Halaman 4. Pompa Engkol Pompa Vakum Vacuum Chamber Head Milkcan Vacuum Gauge Selang Udara Selang Pengalir Susu Rangka B. Perakitan C. Uji Fungsional D. Modifikasi dan Penyempurnaan Modifikasi Sistem Transmisi Modifikasi Pompa Engkol D. Uji Kinerja VI. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran VI. KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMIRAN iv

11 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Cara Pemerahan Manual (Sudono, 1999)... 8 Gambar 2.2. Alat Pemerah Susu Sapi Otomatis (Schmidt, 1988)... 9 Gambar 2.3. Fase Pemerahan Gambar 2.4. Fase Pemijatan atau Fase Istirahat Gambar 2.3. Alat Pemerah Susu Otomatis Beserta Komponennya (Holmes, 1984) Gambar 2.4. Diagram Alir Proses Melakukan Perancangan Suatu Produk Gambar 3.1. Tahapan Penelitian Gambar 3.2. Pemerahan Secara Manual Gambar 3.3. Keadaan Kandang Sebelum Dibersihkan Gambar 3.4. Sapi Sedang Dibersihkan Gambar 4.1. Rancangan Bagian Pemerah (Shells) Gambar 4.2. Karet Pemerah Gambar 4.3. Rancangan Sistem Transmisi Gambar 4.4. Rancangan Pompa Engkol Gambar 4.5. Pompa Vakum Gambar 4.6. Rancangan Vacuum Chamber Head Gambar 4.7. Milkcan Gambar 4.8. Selang Udara Gambar 4.9. Selang Pengalir Susu Gambar Rancangan Rangka Gambar 5.1. Bagian Pemerah (Shells) Gambar 5.2. Karet Pemerah v

12 Halaman Gambar 5.3. Sistem Transmisi Gambar 5.4. Rangkaian Pompa Engkol Gambar 5.5. Pompa Vakum Gambar 5.6. Vacuum Chamber Head Gambar 5.7. Milkcan Gambar 5.8. Rangkaian VCH Dengan Milkcane Gambar 5.9. Vacuum Gauge Gambar Selang Udara Gambar Selang Pengalir Susu Gambar Rangka Gambar Diagram Alir Proses Perakitan Alat Pemerah Susu Sapi Semi Otomatis Tipe Engkol Gambar Hasil Modifikasi Pada Sistem Transmisi Gambar Hasil Modifikasi Pada Rangka Gambar Sketsa Modifikasi Pemberian Vakum Gambar Unit Pengatur Denyut Vakum Gambar Rangka Alat Pemerah Susu Sapi Semi Otomatis Tipe Engkol Gambar Alat Pemerah Susu Sapi Semi Otomatis Tipe Engkol vi

13 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Komposisi Kimia Susu... 4 Tabel 2. Dasar Perancangan Mekanisme Alat Pemerah vii

14 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Spesifikasi Pompa Vakum yang Digunakan Lampiran 2. Bagian Pemerah (Shells) Lampiran 3. Pompa Vakum Lampiran 4. Vacuum Chamber Head Lampiran 5. Milkcan Lampiran 6. Unit Pengatur Denyut Vakum Lampiran 7. Rangka Lampiran 8. Alat Pemerah Susu Sapi Semi Otomatis Tipe Engkol Lampiran 9. Perhitungan Umur Alat Lampiran 10. Ukuran dan Spesifikasi Bantalan Bola Lampiran 11. Faktor-faktor V, X, Y, dan X o, Y o viii

15 I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Sapi perah merupakan salah satu hewan ternak yang sangat bermanfaat bagi manusia. Hampir semua bagian dari tubuh sapi dapat dimanfaatkan bahkan sampai kotoran sapi dapat dimanfaatkan sebagai pupuk kandang. Susu sapi adalah salah satu hasil dari produksi sapi perah yang sangat dibutuhkan oleh masyarakat Indonesia dalam usaha meningkatkan kebutuhan gizi. Susu sapi umumnya sudah tidak asing lagi bagi masyarakat. Konsumennya tidak hanya terbatas di kota-kota besar, melainkan sudah meluas sampai ke kota-kota kecil dan juga pedesaan. Susu dibutuhkan oleh manusia untuk semua umur. Pada dasarnya, antara persediaan dan permintaan terhadap susu di Indonesia terjadi kesenjangan yang cukup besar. Permintaan akan kebutuhan susu jauh lebih besar dari ketersediaan susu yang ada. Berdasarkan kondisi tersebut, usaha sapi perah untuk menghasilkan susu segar sangat prospektif. Susu yang dikonsumsi mayarakat Indonesia pada umumnya berupa susu hasil olahan, karena sebagian besar masyarakat belum terbiasa minum susu dalam keadaan segar. Cara pemerahan susu sapi di Indonesia masih banyak menggunakan cara manual yaitu langsung dengan tangan, walaupun sebenarnya sudah ada mesin pemerah susu otomatis. Faktor penyebabnya karena harga mesin otomatis sangat mahal, yang jika dibandingkan dengan keuntungan yang diperoleh peternak sapi perah tidak akan mencukupi untuk membeli mesin tersebut. Banyak sedikitnya produksi susu sapi perah lebih banyak dipengaruhi oleh faktor keadaan lingkungan dan sifat genetisnya. Cara memerah yang baik dan higienis akan meningkatkan kualitas susu yang selanjutnya meningkatkan pendapatan peternak sapi perah. Dari tahun ke tahun, produksi susu dalam suatu peternakan sapi perah tidak banyak bervariasi dibandingkan dengan hasil peternakan lainnya. Setiap hari, variasi konsumsi susu tidak banyak berubah, tidak ada musiman, dengan harga susu dari tahun ke tahun tidak banyak mengalami perubahan. 1

16 B. Tujuan Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang dan membuat alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol. Alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol digunakan untuk menghasilkan susu yang bersih dan higienis dengan harga yang relatif terjangkau oleh para peternak sapi perah dalam usaha meningkatkan produksi susu sapi per hari. 2

17 II. TINJAUAN PUSTAKA A. Komposisi Susu Sebagian susu yang diproduksi adalah susu yang berasal dari sapi, baik yang dikonsumsi dalam bentuk segar maupun yang digunakan sebagai bahan baku dalam memproduksi berbagai produk susu olahan. Istilah susu biasanya mempunyai pengertian sebagai susu yang berasal dari sapi, kecuali dia dinyatakan jenis hewan lainnya dibelakang kata susu. Susu merupakan bahan pangan yang dihasilkan selama periode laktasi oleh hewan menyusui dengan tujuan utama sebagai sumber nutrisi dan memberikan sistem kekebalan bagi anak yang dilahirkannya. Susu sapi merupakan bahan pangan hasil laktasi yang telah bebas kolostrum, diperah dari sapi yang sehat dan setidaknya mengandung 8,25% padatan bukan lemak (solid non fat) dan 3,25% lemak susu (fat) (Jennes, 1988). Umumnya berat jenis susu adalah 1032 kg/m 3 dan titik bekunya -0,351 (±0,008)ºC. Bila titik beku semakin mendekati titik beku air (0ºC) berarti susu tersebut banyak mengandung air. Secara kimia, susu adalah emulsi lemak dalam air yang mengandung gula, garam-garam mineral dan protein dalam bentuk suspensi koloid. Komponen utama susu adalah air, lemak protein (kasein dan albumin), laktosa (gula susu) dan abu. Komponen susu selain air merupakan Total Solid (TS). Total solid tanpa lemak disebut solid non fat (SNF). Beberapa istilah lain yang biasa digunakan sehubungan dengan komponen utama susu ini ialah plasma susu atau susu skim, yaitu bagian susu yang mengandung semua komponen kecuali lemak, dan serum susu yaitu bagian susu yang mengandung semua komponen susu kecuali lemak dan kasein (Rahman, 1992). Pada umumnya kandungan air dalam susu berkisar antara 82%-90%, lemak antara 2,5%-8,0%, kasein antara 2,3%-4,0%, gula antara 3,5%-6,0%, albumin antara 0,4%-1,0% dan abu antara 0,5%-0,9%. Komposisi pada komponen utama susu dapat dilihat pada Tabel 1. 3

18 Tabel 1. Komposisi Kimia Susu Air Bahan padat (TS) : -lemak -protein -gula -abu Komponen Kandungan (%) 87,25 Sumber : Echles, C.H.1951 dalam (Rahman, 1992) 3,80 3,50 4,80 0,65 Beberapa faktor yang mempengaruhi konsentrasi komponen-komponen dalam susu ialah mastitis, tahapan dalam periode laktasi, musim dan keadaan makanan. Variasi komposisi susu berdasarkan musim erat kaitannya dengan kombinasi pengaruh suhu dan pemberian makanan. Suhu yang tinggi dan kualitas makanan yang buruk akan menyebabkan kandungan SNF dalam susu menjadi rendah. Sebaliknya, makanan yang berkualitas baik dan suhu rendah cenderung akan meningkatkan kandungan SNF dalam susu. Susu yang dihasilkan pada awal periode laktasi mempunyai kandungan SNF yang tinggi, kemudian menurun pada periode laktasi hari dan akan meningkat kembali secara gradual sampai bulan keenam periode laktasi, diikuti dengan kenaikan tajam pada akhir periode laktasi. B. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Produksi Susu Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas dan produksi susu adalah varietas (rumpun sapi), lama bunting, masa laktasi, besarnya sapi, estrus (birahi), umur, selang beranak, masa kering, frekuensi pemerahan, dan tata laksana pemberian makanan (Sudono,1999). (Sudono, dkk, 2003) menyatakan bahwa setiap bangsa sapi mempunyai sifat-sifat yang berbeda dalam menghasilkan susu, serta kadar lemak dan warna susu yang dihasilkan. Susu yang banyak mengandung lemak akan banyak mengandung vitamin A dan D per volume susu, karena vitamin tersebut berhubungan dengan kadar lemak dalam susu. Para peternak telah mengetahui bahwa sapi yang dikawinkan dan bunting akan menghasilkan susu lebih sedikit daripada sapi yang tidak bunting. Lama bunting sapi perah 4

19 adalah 9 bulan. Produksi susu akan semakin menurun terutama saat sapi bunting 7 bulan sampai beranak. Masa laktasi adalah masa sapi sedang menghasilkan susu, yakni selama 10 bulan antara saat beranak dan masa kering. Produksi susu per hari mulai menurun setelah laktasi dua bulan. Demikian pula kadar lemak susunya, akan menurun setelah 1-2 bulan masa laktasi. Dari 2-3 bulan masa laktasi, kadar lemak susu mulai konstan, kemudian naik sedikit (Sudono, 1999). Sapi yang badannya besar akan menghasilkan susu yang lebih banyak daripada sapi yang berbadan kecil meskipun bangsa dan umurnya sama. Hal ini dikarenakan sapi yang badannya besar akan makan lebih banyak sehingga menghasilkan susu yang lebih banyak karena metabolisme tinggi (Sudono, dkk, 2003) Saat sapi mengalami birahi, akan terjadi perubahan-perubahan fungsi tubuh yang mempengaruhi volume dan kualitas susu yang dihasilkan. Beberapa ekor sapi menunjukkan gejala gelisah dan mudah terkejut, sehingga tidak mau makan sehingga produksi susunya menurun. Jika susu yang dihasilkan menurun drastis, kadar lemak dan komponen susunya akan berubah (Sudono, dkk, 2003) Menurut Sudono (1999) sapi- sapi yang beranak pada umur yang lebih tua (3 tahun) akan menghasilkan susu yang lebih banyak daripada sapi-sapi yang beranak pada umur muda. Produksi susu akan meningkat dengan bertambahnya umur sapi hingga berumur 7-8 tahun. Setelah umur tersebut, produksi susu akan menurun sedikit demi sedikit sampai sapi berumur tahun. Selang beranak yang optimal adalah 12 dan 13 bulan. Jika selang beranak diperpendek akan menurunkan produksi susu sebesar 3,7-9% pada laktasi yang sedang berjalan atau yang akan datang. Jika selang beranak diperpanjang sampai 450 hari, laktasi yang sedang berlaku dan laktasi yang akan datang akan meningkatkan susu yang dihasilkan sebesar 3,5%. Produksi susu pada laktasi kedua dan berikutnya dipengaruhi oleh lamanya masa kering yang lalu atau sebelumnya. Pada setiap individu sapi betina, produksi susu akan naik dengan bertambahnya masa kering sampai 7-8 minggu. 5

20 Meskipun demikian, dengan masa kering yang lebih lama lagi, produksi susu tidak akan bertambah (Sudono, dkk, 2003). Jika sapi diperah dua kali sehari dengan jarak waktu antar pemerahan sama, akan terjadi sedikit sekali perubahan komponen susu tersebut. Jika sapi diperah empat kali sehari, kadar lemak akan bertambah tinggi pada besok paginya, yakni saat pemerahan pertama. Semakin sering sapi diperah, hasil susu akan naik. Umumnya, variasi dalam produksi susu dan lemak pada beberapa peternakan sapi perah disebabkan oleh perbedaan dalam tata laksana pemberian pakan. Pakan yang terlalu banyak konsentrat akan menyebabkan kadar lemak yang terkandung di dalam susu rendah. Sementara itu, pakan yang terlalu banyak berupa hijauan menyebabkan kadar lemak susu tinggi karena lemak susu tergantung dari kandungan serat kasar dalam pakan (Sudono, 1999). C. Persiapan Pemerahan Hal-hal yang harus diperhatikan dalam persiapan pemerahan adalah sebagai berikut : 1. Kandang harus dibersihkan dari segala kotoran sapi, air kencing, sisa-sisa makanan dan sampah terutama di kandang sapi yang hendak diperah. 2. Sapi yang hendak diperah bagian ambingnya, lipatan paha dan pahanya harus dicuci atau dibersihkan dengan sikat untuk mencegah kotorankotoran yang menempel pada bagian-bagian tersebut jatuh dalam susu pada waktu sapi tersebut diperah. 3. Sapi yang hendak diperah diberi pakan konsentrat terlebih dahulu supaya sapi tersebut dalam keadaan tenang. Jangan diberi rumput, silase atau hijauan yang lainnya sebelum atau selama diperah guna menjamin susu yang dihasilkan tidak berbau, bersih dan mempunyai kualitas yang baik. 4. Alat-alat susu (ember susu, kantung susu) harus bersih, oleh karena itu alat-alat susu yang dipakai untuk menampung dan menyimpan susu-susu sebelumnya harus dicuci bersih. 5. Mengikat ekor, terutama dilakukan pada sapi-sapi yang sering mengibasngibaskan ekornya, karena dapat mengganggu pemerah dan kotoran yang 6

21 terdapat pada ekor sapi tersebut bisa mencemari susu dalam ember yang dipakai untuk memerah. 6. Mencuci ambing dengan air hangat perlu dilakukan untuk mengurangi pencemaran kuman dalam susu, agar susu yang dihasilkan bersih dan tidak mudah rusak. Disamping itu pencucian ambing akan memicu keluarnya susu dan memudahkan pemerahan. 7. Pemerah susu harus bersih tangannya selama melakukan pemerahan. Orang yang hendak memerah hendaknya memakai pakaian yang bersih dan sebelum memerah tangannya harus dicuci bersih dengan sabun. 8. Uji mastitis hendaknya dilakukan setiap melakukan pemerahan yaitu dengan memerah pakai tiga jari. Puting yang mengeluarkan susu abnormal harus disisihkan lebih dulu dan diperah terakhir sesudah memerah sapi-sapi yang sehat ambingnya. D. Cara Pemerahan Manual Pemerahan secara manual menggunakan prinsip tekanan yang dihasilkan oleh tangan terhadap puting sapi. Sebelum melakukan pemerahan secara manual tangan pemerah dan ambing dicuci bersih, maka cara pemerahan dengan menggunakan kelima jari adalah sebagai berikut : 1. Tekankan ibu jari dan jari telunjuk melingkari pangkal puting sehingga susu tidak dapat kembali lagi ke ambing. 2. Tekan jari tengah pada puting untuk memancarkan susu keluar. Pancaran susu yang keluar pertama kali sebaiknya diuji mastitis. 3. Tekanlah jari manis pada puting dan perah dengan tekanan yang tetap, tetapi putting jangan ditarik kuat ke bawah. 4. Tekankan jari kelingking pada puting dan perahlah dengan seluruh jari tangan sampai susu keluar semua. 5. Kemudian lepaskan tekanan tangan dari puting dengan membuka semua jari, sehingga puting diisi susu kembali. Ulangi cara pemerahan tersebut di atas dengan menggunakan tangan yang lain. 6. Jika susu yang keluar sudah sangat sedikit, tekan ambing menggunakan siku untuk menguji apakah susu telah keluar semua. Kadang-kadang 7

22 menekan ambing dengan siku menyebabkan sisa-sisa susu masuk ke dalam putting. 7. Agar sisa-sisa susu tersebut keluar, maka perahlah puting dengan menggunakan ibu jari dan jari telunjuk. 8. Dengan menggunakan kedua jari pemerahan dilanjutkan sepanjang puting, tetapi pemerahan ini tidak boleh menarik-narik puting yang dapat mengakibatkan rusaknya puting. Memerah dengan kedua jari tersebut pada akhir pemerahan akan mengeluarkan sisa-sisa susu yang masih terdapat pada putting guna mencegah terjadinya mastitis. 9. Sebaiknya untuk mencegah mastitis, maka segera sesudah pemerahan tiap-tiap puting disterilkan dengan mencelupkannya dengan hati-hati ke dalam larutan desinfektan. Cara pemerahan manual dengan menggunakan tangan dapat dilihat pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. Cara Pemerahan Manual (Sudono, 1999) E. Cara Pemerahan Otomatis Secara prinsip cara pemerahan manual dan pemerahan otomatis sangat berbeda. Alat pemerah otomatis menggunakan prinsip sucking (penghisapan) yang dihasilkan oleh vakum. Keluarnya air susu dengan menggunakan perbedaan tekanan antara bagian pemerah (shells) dan liner (karet pemerah) 8

23 dengan vakum pada milkcan (wadah penampung). Diagram alat pemerah susu sapi otomatis dapat dilihat pada Gambar 2.2. Gambar 2.2. Diagram Alat Pemerah Susu Sapi Otomatis (Schmidt dan Van Vleck, 1988). Pompa vakum adalah sebuah peralatan yang dapat mengeluarkan udara dan gas-gas lain dari suatu ruangan tertutup. Sebagai hasil dari pengeluaran gas ini adalah terbentuknya ruangan yang bertekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfer lingkungan. Terbentuknya ruang vakum dimanfaatkan untuk menghasilkan gaya hisap terhadap puting sapi. Daya hisap atau tekanan yang diijinkan terhadap puting sapi berkisar antara 40 Kpa sampai dengan 50 Kpa, jika tekanan terhadap puting sapi kurang maka air susu tidak akan keluar (Hakim, 1994). Kelebihan tekanan yang didapat oleh puting susu dapat menyebabkan sapi kesakitan dan menimbulkan mastitis. Bagian pemerah (teat cup) terdiri dari dua bagian yaitu bagian yang terbuat dari karet dan bagian pemerah (shells) biasanya terbuat dari bahan stainless steel. Di dalam bagian pemerah susu sapi terdapat karet pemerah (liner) yang berfungsi untuk memberikan tekanan kepada puting sapi. Berat dari teat cup bervariasi, dari 1.5 kg sampai 3.5 kg. Penambahan berat dari teat cup akan memberikan dampak berkurangnya strip yields. Berkurangnya strip yields dapat mengakibatkan teat cup bergeser-geser dan terjatuh, yang merupakan faktor lain penyebab mastitis (Hakim, 1994). 9

24 Berbagai macam tipe karet pemerah antara lain alfa-laval 24803B, fullwood SL2, fullwood SL3, hosier CTI, langton, mile HI, sealed milking unit, skel lerup M.M.17 dan skel lerup M.M.106 (Lowe, 1981 dalam skripsi Nugraha, 2006). Pulsator adalah sebuah alat yang secara bergantian membentuk vakum dan udara atmosfer diantara bagian pemerah (shells) dan karet pemerah (liner). Vakum pada ujung puting mengeluarkan susu dengan suatu perbedaan tekanan. fase ini disebut juga pase buka atau fase pemerahan. Fase pemerahan dapat dilihat pada gambar 2.3. Gambar 2.3. Fase Pemerahan Pijatan, atau fase istirahat, dimulai ketika pulsator memberi udara atmosfir pada ruang antara bagian pemerah dan karet pemerah. Hal ini mengempiskan karet pemerah di ujung puting dan memberikan pijatan pada puting. Fase pemijatan atau istirahat dapat dilihat pada gambar 2.4. Gambar 2.4. Fase Pemijatan atau Fase Istirahat 10

25 Ada dua tipe pulsator, yaitu: pulsator elektrik dan pulsator pneumatik. Kecepatan denyutan pulsator adalah banyaknya denyutan per-menit untuk fase pemerahan dan fase pemijatan yang terjadi. Pada umumnya kecepetan denyutan pulsator adalah denyutan permenit (Bray dan Shearer, 1994). Claw merupakan salah satu komponen paling penting. Alat ini berfungsi menghentikan vakum untuk puting sebelum memindahkan alat pemerah dari sapi. Sangat disayangkan tipe seperti ini tidak terdapat pada semua claw, atau tidak berguna jika dipasangkan. Sebuah klem karet juga akan menyelesaikan tugas ini. Satu keuntungan dari buka-tutup otomatis adalah mampu menghentikan vakum sebelum dipindahkan (Bray dan Shearer, 1994). Gambar 2.3. menyajikan diagram alat pemerah susu sapi otomatis yang lebih lengkap beserta komponen-komponennya. Gambar 2.3. Diagram Alat Pemerah Susu Otomatis Beserta Komponennya (Holmes, 1984) F. Ruang Vakum Kata vakum berasal dari bahasa latin, vacuus. Yaitu berarti kosong. Kata ini merefleksikan kondisi vakum ideal atau vakum sempurna (tekanan absolut nol). Tekanan absolut nol seperti halnya juga suhu absolut nol Kelvin, tidak pernah terealisasi di dunia nyata. Walaupun demikian, tekanan nol atmosfer tetap dipergunakan sebagai acuan pada alat ukur tekanan. Vakum terdapat pada sistem yang sedang melakukan proses, dan proses tersebut dikatakan bekerja dibawah kondisi vakum jika tekanan didalam sistem tersebut lebih rendah dari tekanan barometrik (Ryan dan Roper, 1986). 11

26 Cara paling sederhana untuk mengkondisikan ruang hingga vakum dapat dilakukan oleh suatu pompa tunggal. Pompa ini harus mampu bekerja pada tekanan satu atmosfer, maka pilihan pompa terbatas pada salah satu pompa yang menghasilkan tekanan akhir yang relatif rendah, misalnya: pompa mendesak (compressor), ejektor uap, dan pompa difusi (difusser). Berdasarkan definisi dari American Vacuum Society (1958) dalam Trott (1989), bahwa vakum menunjukan suatu ruang yang diisikan gas pada tekanan dibawah atmosfir, yang memiliki kerapatan molekul kurang dari 2.5 x molekul/cm 3. Beberapa tingkatan kevakuman menunjukan pada sebuah situasi fisik yang berbeda. Untuk mendeskripsikan situasi ini dapat digunakan konsep kerapatan molekul (molecular density), mean free path, dan waktu konstan menuju bentuk lapisan tunggal (the time constant to form monolayer), konsep yang berhubungan dengan tekanan, gas, dan suhu. G. Pompa Vakum Adanya pandangan umum yang salah mengenai pompa vakum sebagai alat yang dapat menyedot gas dari suatu ruangan karena sebenarnya tidak ada gaya sedotan. Apabila beberapa molekul disuatu bagian ruangan dikeluarkan, maka molekul yang tertinggal akan segera bergerak mengisi ruangan yang ditinggalkan (memiliki kepadatan yang lebih rendah). Dengan kata lain, pompa vakum tidak dapat mengeluarkan molekul gas hingga ada molekul gas yang memasuki mekanisme dari pompa vakum. Pompa vakum adalah sebuah peralatan yang dapat mengeluarkan udara dan gas-gas lainnya dari suatu ruangan tertutup. Sebagai hasil dari pengeluaran gas ini adalah terbentuknya ruangan yang bertekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfer lingkungan. Ada beberapa jenis pompa vakum yang dipergunakan secara luas, beberapa diantaranya ejector (jet pumps), liquid ring pumps, dan dry vacum pumps. 12

27 H. Stainless Steel Stainless steel adalah deskripsi umum untuk kelompok produk baja yang memiliki unsur tambahan krom sebanyak 12% dan bahan lain seperti nikel, molybdenum, titanium, dan karbon dalam jumlah dan perbandingan yang bervariasi. Dalam perkembangannya, stainless steel dikenal dua sifatnya yaitu daya tahan terhadap korosi dan kebutuhan perawatan yang minimal. Daya tahan stainless steel terhadap korosi sebenarnya berasal dari adanya lapisan oksida krom yang terkandung pada bahan penyusun stainless steel tersebut. Berbeda dari oksida besi, oksida krom memiliki sifat-sifat berikut ini: tipis (hampir tidak terlihat), stabil, tahan lama (durable), lembab, sangat lengket pada campurannya dan lapisan oksida dapat memperbaiki sendiri. Lapisan ini memberikan perlindungan yang sangat baik kepada baja, apabila lapisan ini mengalami pengikisan maka lapisan yang baru akan segera terbentuk secara langsung (Nugraha, 2006). I. Aspek Ergonomika Kata Ergonomika berasal dari bahasa Yunani. Berdasarkan asal katanya Ergonomika tersusun atas Ergos yang berarti kerja dan Nomos yang berarti aturan atau hukum. Pada mulanya ilmu ini hanya terbatas pada studi waktu dan gerak, namun kemudian di Amerika berkembang dan terkenal dengan nama Ergonomies, di Belanda Ergonamie, di Jepang Labor Science dan di Indonesia dikenal dengan nama Ergonomika (Morgan, 1989). Penerapan ergonomika pada desain alat, sudah semakin berkembang sejalan dengan perkembangan teknologi. Menurut Morgan (1989), penerapan Ergonomika pada berbagai jenis pekerjaan telah terbukti menyebabkan perbaikan efisiensi dan kenaikan produktivitas yang dapat dilihat dari kualitas dan kuantitas hasil kerja sebesar 10% atau lebih. Tujuan yang hendak dicapai dengan ergonomika adalah: 1. Efisiensi kerja, merupakan usaha menciptakan hubungan kerja sehingga diperoleh hasil kerja yang maksimal dengan mempergunakan tenaga seminimal mngkin. 13

28 2. Kesehatan kerja yang merupakan pencegahan atau minimisasi kemungkinan terjadinya penyakit sebagai akibat dari kerja yang dilakukan. 3. Keselamatan kerja, artinya perencanaan hubungan kerja sedemikian rupa sehingga terjamin suatu kemungkinan terhadap kecelakaan kerja. 4. Kenyamanan kerja, dimana terciptanya hubungan kerja untuk memperoleh kenyamanan terhadap pekerja. Pengeluaran tenaga seseorang dapat ditinjau dari segi pengeluaran tenaga total tubuh dan laju metabolisme dan pengeluaran tenaga mekanis. Tenaga mekanis tubuh merupakan tenaga yang dapat dimanfaatkan dan disalurkan melalui kerja otot. Sedangkan tenaga total tubuh adalah seluruh tenaga yang digunakan oleh tubuh manusia untuk melakukan suatu pekerjaan. Besarnya tenaga mekanis seseorang yang disalurkan akan berbeda jika disalurkan melalui tangan dengan tenaga yang disalurkan melalui kaki atau kombinasi keduanya. Perbedaan kapasitas kerja seseorang sangat ditentukan oleh faktor somatik, adaptasi, psikis, cara kerja, dan lingkungan fisik. J. Perancangan (Desain) Menurut Harsokoesoemo (1999) perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan itu sendiri terjadi melalui serangkaian kegiatan yang berurutan. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan dinamakan fase. Fase-fase proses perancangan tersebut dapat digambarkan pada suatu diagram alir sebagaimana terlihat pada Gambar

29 KEBUTUHAN Analisis masalah, spesifikasi produk, dan perencanaan proyek Perancangan konsep produk Perancangan produk Evaluasi produk hasil rancangan Dokumen untuk pembuatan produk Gambar 2.4. Diagram Alir Proses Melakukan Perancangan Suatu Produk 15

30 III. METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari 2007 hingga bulan Juni 2007, bertempat di Laboratorium Perbengkelan, Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB. B. Bahan dan Alat 1. Bahan Penelitian Bahan-bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut a. Pipa silinder stainless steel b. Silinder pejal stainless steel c. Silinder pejal alumunium d. Poros besi e. Besi siku (40 x 40 mm) f. Plat stainless steel tebal 2 mm g. Plat besi 5 mm h. Pilo blok i. Free whell j. Sproket k. Chain l. Selang m. Selang silikon n. Klem o. Nepel p. Soket q. Pompa piston r. Pompa vakum s. Milkcan t. Roda u. Cat semprot v. Cat w. Lem 16

31 2. Alat a. Meteran b. Jangka sorong c. Gergaji besi d. Gerinda e. Las listrik f. Las argon g. Mesin bubut C. Metoda Penelitian Metoda yang digunakan dalam penelitian ini adalah metoda pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional dan pendekatan rancangan struktural. Adapun tahapan penelitian yang dilaksanakan seperti pada Gambar 3.1. MULAI IDENTIFKASI MASALAH ANALISIS RANCANGAN PEMBUATAN MEKANISME ALAT PEMERAH UJI FUNGSIONAL SESUAI ya PERAKITAN UJI KERJA tidak MODIFIKASI ya SESUAI tidak SELESAI Gambar 3.1. Tahapan Penelitian 17

32 1. Identifikasi Masalah Pemerahan sapi yang dilakukan oleh peternak kecil di Indonesia biasanya dilakukan secara manual. Peternak kecil tidak mampu untuk membeli mesin pemerah susu yang ada di pasaran, karena harganya yang relatif mahal. Dapat diketahui bahwa harga alat pemarah susu yang ada dipasar berkisar antara 16 juta rupiah sampai 30 juta rupiah. Peternak tentunya sangat keberatan untuk membeli alat pemerah yang ada dipasaran, karena jumlah sapi yang mereka miliki tidak banyak. Pemerahan manual yang biasa dilakukan oleh peternak kecil tentunya masih banyak kekurangannya. Pemerahan manual menggunakan tangan dengan cara satu-persatu pada puting susu, pemerahan tidak dapat dilakukan langsung pada empat puting susu yang biasanya terdapat pada satu ambing sapi. Pemerahan secara manual dapat dilihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2. Pemerahan Secara Manual Pada pemerahan manual, susu yang keluar dari puting ditampung pada wadah penampung. Tentu saja susu langsung bersentuhan dengan udara bebas. Kondisi udara yang berada disekitar kandang tidak dapat 18

33 dijamin kebersihannya, sehingga kemungkinan besar susu dapat terkontaminasi oleh udara yang tidak bersih. Salain kondisi udara, kondisi kebersihan dari lantai kandang juga menjadi perhatian tersendiri, bisa saja kotoran masuk kedalam milkcan. Setiap kali sebelum dilakukan pemerahan, biasanya kandang dibersihkan terlebih dahulu, namun hal tersebut tidak menjamin kendang tersebut bebas dari kontaminasi bakteri atau kotoran lainnya. Pada Gambar 3.3. dapat dilihat keadaan kandang sebelum dibersihkan. Gambar 3.3. Keadaan Kandang Sebelum Dibersihkan Sapi sebelum diperah harus dibersihkan terlebih dahulu, terutama pada bagian utama yang akan diperah, seperti ambing dan puting. Jika hal tersebut tidak dilakukan, maka semakin besar resiko kontamisai yang akan terjadi pada susu hasil perahan. Selain pada kandang dan pada sapi, kebersihan diri sendiri juga harus lebih diperhatikan oleh para pemerah. Pekerjaan pemerahan ini menggunakan tangan, yang bisa saja menjadi penyebab lain dari kontaminasi pada susu. Sebelum melakukan pemerahan, pemerah harus terlebih dahulu mencuci tangannya, hal ini dilakukan untuk memperkecil resiko kontamisi terhadap susu hasil perahan. Gambar 3.4. menunjukkan sapi yang sedang dibersihkan. 19

34 Gambar 3.4. Sapi Sedang Dibersihkan Setiap kali melakukan pemerahan, susu yang terdapat dalam ambing harus benar-benar habis. Susu yang tidak habis berpotensi sebagai tempat berkembangbiaknya bakteri, sehingga dapat menimbulkan penyakit pada sapi yang umumnya dikenal sebagai mastitis. Susu mempunyai kandungan air yang tinggi, ph yang mendekati normal dan kandungan nilai nutrisinya yang tinggi. Faktor-faktor tersebut merupakan habitat yang cocok untuk pertumbuhan optimum mikroorganisme (Fatmawati, 2003). Susu juga mengandung vitamin, dimana beberapa spesies bakteri dapat memanfaatkannya untuk proses fermentasi dan berkembang. Oleh karena itu diperlukan penanganan khusus (Walstra dan Jenner, 1983; Jay, 1997). Susu yang normal mempunyai warna putih kekuningan. Kontaminasi oleh debu dan bakteri terjadi segera setelah diperah. Susu dikatakan berkualitas tinggi, apabila jumlah mikroorgnisme rendah, bebas dari kuman penyakit juga mempunyai rasa yang sedikit manis dan bau harum yang khas (Rahman, 1992). 20

35 2. Analisis Perancangan Analisis perancangan digunakan untuk menentukan kebutuhan komponen-komponen yang digunakan untuk membuat mekanisme alat pemerah. Analisis ini terdiri dari analisis fungsional dan analisis struktural. Dalam analisis fungsional dilakukan penentuan fungsi dari semua komponen yang diperlukan dan akan digunakan dalam pembuatan alat pemerah. Analisis struktural bertujuan untuk menentukan bentuk dan kesesuaian komponen-komponen dengan alat yang akan dikerjakan, tentunya berdasarkan kebutuhan bahan yang telah dianalisis melalui pendekatan teoritis. Dasar perancangan mekanisme alat pemerah dapat dilihat pada Tabel 2. Rancangan mekanisme alat pemerah terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu: 1. Bagian Pemerah 2. Karet Pemerah 3. Sistem Transmisi 4. Pompa Engkol 5. Pompa Vakum 6. Vacuum Head Chamber 7. Milkcan 8. Selang 9. Selang Silikon 10. Rangka Tabel 2. Dasar Perancangan Mekanisme Alat Pemerah No Nama Bagian Dasar Perancangan Dirancang sebagai rangka atau dudukan bagi karet pemerah dan selang yang akan dihubungkan ke pompa 1 Bagian pemerah engkol. Bagian ini terbuat dari stainless steel dan alumunium. Bahan yang dipilih ini diusahakan tidak terlau berat agar nyaman bagi sapi. Ukuran disesuaikan dengan karet pemerah. 21

36 2 Karet Pemerah 3 Sistem Transmisi 4 Pompa Engkol 5 Pompa Vakum Vacuum Head 6 Chamber 7 Milkcan Bahan terbuat dari karet yang fleksibel, tidak terlalu kaku dan keras. Bahan karet tersebut harus mampu menerima gaya hisap atau tekanan dan kembali pada bentuk semula. Sistem transmisi yang dirancang menggunankan rantai dan sproket. Transmisi berfungsi untuk menyalurkan daya serta mereduksi gaya yang dibutuhkan untuk memutar pompa engkol. Pemilihan sistem transmisi rantai dan sproket dikarenakan sistem transmisi ini mudah untuk didapat dan dimodifikasi. Pompa mekanis terdiri dari 4 pompa angin biasa yang dihubungkan oleh poros engkol. Berfungsi untuk mengalirkan udara bertekanan tinggi menuju puting sapi. Dengan sudut putar sebesar 80, dirancang agar pompa mampu memberikan tekanan secara bergantian keempat karet pemerah. Pompa vakum berfungsi memberikan gaya hisap terhadap puting sapi dan untuk membuat keadaan milkcane menjadi vakum. Vacuum chamber head (VCH) merupakan suatu unit yang dipasangkan dengan milkcan. Berfungsi sebagai pengkondisi ruang vakum pada milkcan. VCH terbuat dari bahan stainless steel, karena bahan ini mudah untuk dikerjakan dan aman untuk pangan Milkcan atau wadah penampung berfungsi untuk menampung susu yang keluar dari puting sapi. Wadah penampung harus kuat dan tahan terhadap gaya hisap yang diberikan oleh pompa vakum. Wadah penampung susu (milkcan) tebuat dari alumunium dengan kapasitas maksimal 30 liter. Milkcan didapat dengan cara membeli dari distributor alat-alat peternakan sapi perah. Selang yang digunakan harus kuat dan tahan terhadap 22

37 8 Selang Udara Selang Pengalir 9 Susu 10 Rangka tekanan tinggi. Selang harus mampu mengalirkan tekanan yang berasal dari pompa engkol. Panjang selang harus disesuaikan dengan jarak antara pompa engkol dan putign susu, dan jarak yang aman untuk pemerah. Selang silikon merupakan selang yang dibuat khusus untuk produk pangan. Selang silikon harus kuat terhadap tekanan atau gaya hisap yang diberikan oleh pompa vakum. Panjang selang silikon harus disesuaikan penggunaanya dengan kebutuhan. Rangka berfungsi sebagai dudukan pompa engkol, sebagai penyangga pompa vakum, penyangga milkcan, dan dudukan untuk sistem transmisi. Rangka ini dirancang bisa bergerak. Rangka harus kuat, agar mampu menopang semua berat yang dihasilkan oleh seluruh komponen. Bahan yang dipilih adalah plat besi dan besi siku. Bentuk dan ukuran dirancang agar seefisien mungkin, terutama lebar dari rangka. 3. Pembuatan Mekanisme Alat Pemerah Pembuatan alat pemerah ini diawali dengan konsep dasar yang akan dikembangkan lebih lanjut. Hasil dari pengembangan konsep dasar adalah sebuah sketsa di kertas. Dari sketsa dilakukan penyempurnaan gambar melalui program CAD (Computer Aided Design). Kemudian dilakukan perhitungan dan pemilihan bahan yang akan digunakan. Dimulai dari bagian pompa engkol, bagaimana pompa engkol tersebut mampu bekerja menyerupai piston pada sistem kerja motor bakar dengan 4 silinder. Kemudian bagian rangka disesuaikan dengan struktur yang telah didesain. Bagian pemerah (shells), modifikasi tutup milkcane, semuanya melalui proses pemotongan, pembubutan, pengelasan, dan penghalusan. Bahan lainnya seperti selang, selang silikon, pompa vakum, karet pemerah, dan milkcan didapat dengan membeli dan disesuaikan dengan kebutuhan yang sudah dianalisis secara fungsional dan struktural. 23

38 4. Perakitan Setelah semua bagian dari alat pemerah susu sapi semi mekanis tipe engkol ini sudah siap, maka selanjutnya dilakukan perakitan. Perakitan dilakukan dengan menempatkan pompa engkol, pompa vakum, milkcan, dan sistem transmisi pada rangka. Selang dan selang silikon dihubungkan dengan bagian pemerah (shells), karet pemerah (liner), milkcan, dan pompa engkol. Untuk mencegah kebocoran udara, maka setiap pangkal dan ujung penghubung selang maka digunakan klem dan sealtape. 5. Uji Fungsional Uji fungsional dilakukan untuk menguji setiap bagian dari alat pemerah, apakah dapat bekerja sesuai dengan fungsi dari masing-masing bagian. Pengujian setiap bagian dilakukan secara terpisah, hal ini dilakukan untuk mengetahui apabila ada salah satu bagian tidak berfungsi dengan baik, sehingga dapat segera dilakukan perbaikan. Sebelum dilakukan uji kinerja, ada kemungkinan alat dimodifikasi. Hal tersebut dapat disebabkan karena adanya ide baru atau sedikit permasalahn yang dapat mempengaruhi kinerja alat secara keseluruhan. Uji fungsional merupakan uji pendahuluan sebelum alat pemerah diuji secara keseluruhan untuk memerah sapi. 6. Modifikasi dan Penyempurnaan Modifikasi dapat dilakukan setelah uji fungsional atau setelah uji kinerja. Modifikasi setelah uji fungsional biasanya dilakukan jika salah satu bagian dari sistem tidak bekerja dengan maksimal. Modifikasi setelah uji kinerja biasanya dilakukan karena adanya permasalahan yang muncul pada saat uji kinerja. Modifikasi dilakukan terus-menerus sebagai proses iterasi desain menuju kesempurnaan alat yang dirancang. Penyempurnaan alat harus dilakukan agar secara teknik, ekonomi, dan sosial alat tersebut dapat diterima oleh masyarakat. 24

39 7. Uji Kinerja Uji kinerja dilakukan untuk menguji alat pemerah secara langsung dalam melakukan pemerahan, dengan mengukur kapasitas susu yang dihasilkan dan kebutuhan energi operator saat melakukan kerja menggunakan alat pemerah. Uji kinerja kapasitas alat pemerah dilakukan dengan mengukur volume susu yang dihasilkan selama 5 menit melakukan pemerahan. Uji kebutuhan energi saat bekerja dilakukan dengan memasang Heart Rate Monitor (HRM) pada operator. HRM digunakan untuk mengukur denyut jantung operator saat bekerja dan saat istirahat selama selang waktu 5 menit untuk masing-masing kondisi. Data yang didapat dari kedua kondisi yang dialami operator dibandingkan, maka akan didapat Increase Ratio of Heart Rate (IRHR). 25

40 IV. ANALISIS RANCANGAN A. Kriteria Perancangan Alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol ini dirancang untuk memenuhi kebutuhan alat pemerah susu sapi yang harganya relatif terjangkau oleh petani kecil. Alat pemerah ini dirancang mendekati alat pemerah otomatis yang beredar dipasaran. Dengan menggunakan prinsip yang sama dengan alat pemerah otomatis yaitu prinsip penghisapan (suckling). Perbedaan alat pemerah semi otomatis ini dengan alat pemerah otomatis yaitu penggunaan tenaga manusia untuk melakukan sistem pemerahan. Pada alat pemerah otomatis, fungsi pulsator sebagai alat yang secara bergantian membentuk vakum dan udara atmosfer diantara bagian pemerah (shells) dan karet pemerah (liner) digantikan oleh pompa engkol pada alat pemerah semi otomatis ini, untuk menggerakkan pompa engkol tersebut digunakan tenaga manusia. Claw pada alat pemerah otomatis merupakan ruang vakum yang mempunyai katup buka-tutup berfungsi menghentikan vakum untuk puting sebelum memindahkan alat pemerah dari sapi. Gaya hisap atau tekanan langsung didapat dari pompa vakum yang membentuk ruang vakum pada milkcan, sehingga milkcan dapat menggantikan fungsi claw. Ruang vakum yang dibentuk pada milkcan ini akan secara langsung melakukan penghisapan pada puting sapi. B. Rancangan Fungsional Alat pemerah susu sapi semi otomatis tipe engkol ini terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu: bagian pemerah, karet pemerah, sistem transmisi, pompa engkol, pompa vakum, milkcan, dan rangka. Sementara bagian lain sebagai penghubung adalah selang dan selang silikon. Fungsi dari semua bagian tersebut adalah sebagia berikut: 1. Bagian Pemerah (Shells) Bagian pemerah (shells) berfungsi sebagai rangka bagi karet pemerah dan tempat menempelnya soket untuk kemudian dihubungkan dengan nepel selang. Bagian pemerah harus ringan, karena bila terlalu berat 26

41 dapat menyebabkan sapi kesakitan, dan menimbulkan mastitis. Bagian pemerah harus kuat, agar tidak mudah rusak bila jatuh atau terinjak oleh sapi. 2. Karet Pemerah (Liner) Karet pemerah (liner) berfungsi sebagai penggenggam puting sapi, untuk kemudian memberikan tekanan atau gaya hisap yang dihasilkan oleh pompa engkol dan vakum terhadap puting sapi. Karet pemerah terbuat dari bahan yang fleksibel dan tentunya aman untuk pangan. 3. Sistem Transmisi Sistem transmisi berfungsi untuk menyalurkan daya atau tenaga manusia yang digunakan untuk menggerakkan pompa engkol. Sistem transmisi juga untuk mengurangi gaya yang dibutuhkan untuk memutar pompa engkol. 4. Pompa Engkol Fungsi dari pompa engkol adalah memberikan tekanan terhadap karet pemerah. Pemberian tekanan tehadap karet pemerah ini bertujuan untuk menghentikan sementara waktu laju penghisapan yang diterima oleh puting sapi. Pompa engkol ini menggantikan fungsi pulsator pada alat pemerah otomatis. 5. Pompa vakum Pompa vakum berfungsi untuk menciptakan kondisi ruang vakum pada milkcan, untuk selanjutnya melakukan penghisapan pada puting sapi. Gaya hisap yang dihasilkan juga berfungsi untuk menahan bagian pemerah agar mampu menempel pada puting sapi dan tidak terjatuh. Gaya hisap ini yang meupakan faktor utama yang bisa mengeluarkan air susu dari ambing sapi. 6. Vacuum Chamber Head (VCH) Vacuum chamber head (VCH) merupakan suatu unit yang dipasangkan dengan milkcan. Berfungsi sebagai pengkondisi ruang vakum pada milkcan. VCH dilengkapi seal untuk mencegah kebocoran udara. VCH terbuat dari bahan stainless steel, karena bahan ini mudah untuk dikerjakan dan aman untuk pangan. 27