RANCANG BANGUN MESIN PENGOLAH BUAH KAKAO

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN MESIN PENGOLAH BUAH KAKAO LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Syarat untuk Menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3 oleh: BAGUS WIDYA SURYA M. HANDIKA SYAF NIM NIM RIAHNY GIRIKTHA BANGUN RIZKI IQBAL BONJOL NIM NIM PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN 2014

2 ABSTRAK Biji kakao merupakan salah satu komoditi perdagangan yang mempunyai peluang untuk dikembangkan dalam rangka usaha memperbesar/meningkatkan devisa negara serta penghasilan petani kakao. Produksi biji kakao Indonesia secara signifikan terus meningkat, namun mutu yang dihasilkan sangat rendah dan beragam, antara lain kurang terfermentasi, tidak cukup kering, ukuran biji tidak seragam, kadar kulit tinggi, keasaman tinggi, cita rasa sangat beragam dan tidak konsisten. Hal tersebut tercermin dari harga biji kakao Indonesia yang relatif rendah dan dikenakan potongan harga dibandingkan dengan harga produk sama dari negara produsen lain. Namun disisi lain kakao Indonesia juga mempunyai keunggulan yaitu mengandung lemak coklat dan dapat menghasilkan bubuk kakao dengan mutu yang baik. Beberapa faktor penyebab mutu kakao beragam yang dihasilkan adalah minimnya sarana pengolahan, lemahnya pengawasan mutu serta penerapan teknologi pada seluruh tahapan proses pengolahan biji kakao rakyat yang tidak berorientasi pada mutu. Kriteria mutu biji kakao yang meliputi aspek fisik, cita rasa dan kebersihan serta aspek keseragaman dan konsistensi sangat ditentukan oleh perlakuan pada setiap tahapan proses produksinya. Tahapan proses pengolahan dan spesifikasi alat dan mesin yang digunakan yang menjamin kepastian mutu harus didefinisikan secara jelas. Selain itu pengawasan dan pemantauan setiap tahapan proses harus dilakukan secara rutin agar tidak terjadi penyimpangan mutu, karena hal demikian sangat diperhatikan oleh konsumen, disebabkan biji kakao merupakan bahan baku makanan atau minuman. Proses pengolahan buah kakao menentukan mutu produk akhir kakao, karena dalam proses ini terjadi pembentukan calon citarasa khas kakao dan pengurangan cita rasa yang tidak dikehendaki, misalnya rasa pahit dan sepat.

3 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas anugerah-nya yang memberikan pengetahuan, kesehatan, dan kesempatan kepada penulis sehingga mampu menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan yang berjudul Rancang Bangun Mesin Pengolah Buah Kakao. Laporan ini disusun sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan program Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. Dalam proses pembuatan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa materil, spiritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh sebab itu selayaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T, selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Bapak Junaidi, S.T., M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Bapak Ir. Gunoro, M.T, selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 4. Bapak Nobert Sitorus, S.T., M.T, selaku Kepala Bengkel Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 5. Ibu Ir. Juli Iriani, M.T, selaku Kepala Lab. Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 6. Bapak Ir. Ngairan Banu Saputra, M.T, selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu penulis dengan memberikan masukan dan nasehat. 7. Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T, selaku Ketua Penguji Sidang. 8. Bapak Suparmono, S.T., M.T, selaku Anggota Penguji Sidang. 9. Bapak Drs. Makmur Tarigan, M.Si, selaku Ketua Sidang. 10. Bapak Drs. Bahtera Tarigan, M.T, selaku Dosen Wali EL-6D.

4 11. Bapak dan Ibu staff pengajar Jurusan Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan. 12. Orang tua dan saudara penulis yang tercinta yang telah banyak memberikan dorongan dan dukungan serta bantuan materi mapun moril kepada penulis. 13. Seluruh teman-teman penulis, khususnya kelas EL-6D yang telah membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangan dan kesalahan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Sekian dan terima kasih. Medan, September 2014 Penulis

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penulisan Tugas Akhir Manfaat Tugas Akhir Metode Pembahasan Sistematika Pembahasan... 3 BAB II LANDASAN TEORI Motor Listrik Motor AC/Arus Bolak-Balik Relay Cara Kerja Relay Fungsi Relay Keuntungan Penggunaan Relay Pemilihan Jenis Relay Thermostat Pengaturan Thermostat Pemasangan Thermostat Pemilihan Thermostat Skematik Diagram Sistem Kontrol Elektrik Miniature Circuit Breaker... 21

6 2.5. Limit Switch Cara Kerja Limit Switch Element Pemanas TDR (Timer Delay Relay) Cara Kerja Timer Pinsip Kerja Dasar Transformator Prinsip Kerja Transformator Transformator Ideal Effisiensi Transformator Penggunaan Transformator Dioda Penyearah Dioda 1 Fasa Gelombang Penuh Konsep Penyearahan BAB III PERANCANGAN KONSTRUKSI DAN SISTEM PENGENDALI MESIN PENGOLAH BUAH KAKAO Perancangan Konstruksi Mesin Pengolah Buah Kakao Perancangan Pemecah Buah Perancangan Pengaduk dan Penyaring Biji Perancangan Pencuci dan Pengering Biji Blok Diagram Sistem Alat dan Bahan Yang Digunakan Perancangan Kelistrikan Penentuan Pemilihan Motor Penentuan Pemilihan Relay BAB IV PEMBAHASAN, PENGUKURAN, DAN PENGUJIAN Pembahasan Deskripsi Kerja Prinsip Kerja Rangkaian... 52

7 4.2. Pengukuran Pengukuran Motor Pengujian Alat BAB V SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 63

8 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Daftar Peralatan yang Digunakan Tabel 3.2 Daftar Bahan dan Komponen yang Digunakan Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Pada Arus dan Tegangan Motor Pemecah Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Pada Arus dan Tegangan Motor Pemisah Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Pada Arus dan Tegangan Motor Pencuci Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Arus dan Tegangan Pompa Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Pada Tegangan Keluaran Penyearah Tabel 4.6 Hasil Pengukuran Pada Element Pemanas... 59

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Prinsip Dasar Kerja Motor Listrik... 6 Gambar 2.2. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik... 6 Gambar 2.3. Medan Stator Berdenyut Sepanjang Garis AC. Tidak ada kopel yang dihasilkan Gambar 2.4. Motor dari Gambar 2.3, dengan rotor yang berputar, membangkitkan ggl dalam konduktor rotor dalam arah yang ditunjukkan oleh titik dan silang Gambar 2.5. Hubungan fasa dari arus stator dan fluksi Gambar 2.6. Motor Induksi Gambar 2.7. Grafik Torsi vs Kecepatan Motor Induksi Gambar 2.8. Relay Gambar 2.9. Bentuk dan Simbol Relay Gambar Jenis Kontak Relay Gambar Thermostat Gambar Pemasangan Thermostat Gambar Skematik Diagram Sistem Kontrol Elektrik Gambar Miniature Circuit Breaker Gambar Karakteristik Kerja MCB Gambar Komponen-komponen MCB Gambar Limit Switch Gambar Konstruksi Dan Simbol Limit Switch Gambar Komponen-komponen Limit Switch Gambar Element Pemanas... 25

10 Gambar Timer Delay Relay Gambar Bagian-Bagian Transformator Gambar Bentuk dan Simbol Transformator Gambar Ggl Induksi pada Kumparan Gambar Dioda Gambar Output Diode Gambar Drop Tegangan pada Diode Gambar Rangkaian Penyearah Dioda 1 Fasa Gelombang Penuh Gambar Rangkaian dan gelombang Penyearah Dioda 1 Fasa Gelombang Penuh Gambar 3.1. Pemecah Buah Kakao Gambar 3.2. Gambar Pengaduk dan Penyaring Gambar 3.3. Pencuci dan Pengering Biji Gambar 3.4. Diagram Blok Sistem Mesin Pengolah Buah Kakao Gambar 3.5. Motor AC 1 fasa Gambar 3.6. Pompa Air Gambar 3.7. Thermostat Gambar 3.8. Timer (TDR T38N/T48N) Gambar 3.9. Relay MK3P dan MK2P Gambar Element Pemanas Gambar Limit Switch Gambar Tombol On-Off Gambar Lampu Indikator Gambar 4.1. Diagram Blok... 50

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Buah kakao adalah salah satu buah yang paling banyak ditanam di Indonesia. Harganya yang mahal banyak membuat para petani berlomba untuk menanam buah ini. Buah yang menjadi bahan baku pembuatan cokelat ini kini menjadi salah satu tanaman yang trendsetter di beberapa daerah di Indonesia salah satunya di Sumatera Utara. Seperti yang kita ketahui dalam pengolahan buah kakao untuk siap dijual membutuhkan waktu yang sangat lama, biasanya hingga 3-4 hari dan ditambah dengan proses frementasi selama 7-8 hari. Jadi waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji buah kakao ± 12 hari. Proses yang paling lama dalam mengolah buah coklat atau kakao ini adalah proses pengeringannya, karena dalam proses pengeringan para petani hanya memanfaatkan panas matahari untuk menjemur buah kakao. Bagian dari buah kakao yang diambil adalah bijinya. Biji dari buah kakao yang baru di petik biasanya masih bersifat basah, karena daging yang ada pada biji buah kakao masih menempel. Daging yang masih menempel pada biji tersebut kemudian dihilangkan dengan mencuci buah kakao, kemudian biji yang telah terpisah dari dagingnya tadi dijemur. Penjemuran buah kakao tersebut dapat berlangsung selama 3-4 hari hingga buah kakao kering dan berwarna cokelat kehitaman. Untuk selanjutnya buah kakao siap dijual. Yang menjadi masalah lain adalah ketika musim hujan tiba para petani kakao mengalami kesulitan dalam proses pengeringan. Karena tidak adanya panas membuat proses pengeringan menjadi lebih lama lagi. Artinya petani juga akan menunggu waktu yang lebih lama lagi untuk menikmati hasil panen dari kebunnya.

12 Berdasarkan latar belakang tersebut maka direncanakan dan dibuat proyek tugas akhir dengan judul RANCANG BANGUN MESIN PENGOLAH BUAH KAKAO. Pengaplikasian alat ini akan memberikan pengetahuan baru akan sebuah mesin yang canggih dan memudahkan masyarakat khususnya petani buah kakao Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan diatas dapat dirumuskan masalahnya sebagai berikut: 1. Bagaimana merancang pengontrol mesin pengolah buah kakao? 2. Bagaimana proses pengolahan dari mesin pengolah buah kakao tersebut? 1.3. Batasan Masalah Batasan masalah dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Rancang bangun alat ini menggunakan relay, motor satu fasa, dan timer. 2. Untuk pengeringan masih menggunakan sistem oven. 3. Proses pengeluaran biji kakao yang telah kering masih dilakukan secara manual Tujuan Penulisan Tugas Akhir Berdasarkan rumusan masalah yang telah dibuat sebelumnya, maka tujuan yang ingin dicapai penulis dalam penulisan laporan tugas akhir ini bertujuan untuk: 1. Mempercepat proses pengolahan buah kakao. 2. Meningkatkan mutu biji kakao yang diproduksi Manfaat Tugas Akhir Manfaat dari pembahasan masalah dalam penyusunan laporan tugas akhir ini adalah: 1. Mempersingkat waktu penjemuran biji sehingga hasil panen dapat segera dijual.

13 2. Meningkatkan pendapatan petani dengan naiknya kualitas biji yang diproduksi. 3. Untuk menambah pengetahuan kepada penulis yang berguna dan dapat diterapkan pada dunia industri Metode Pembahasan Dalam menyusun laporan tugas akhir ini, penulis menggunakan beberapa metode yaitu sebagai berikut: 1. Metode Penelitian Yaitu cara pengumpulan data dengan melihat langsung material-material yang ada dipasaran. 2. Metode Studi Literatur Yaitu dengan mencari buku referensi yang berhubungan dengan topik pembahasan dan dengan melalui internet. 3. Metode Studi Lapangan Yaitu berkonsultasi dengan narasumber dan pembimbing mengenai topik yang berhubungan dengan bahasan penulis baik di pertanian maupun dosen pembimbing di Politeknik Negeri Medan Sistematika Pembahasan Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari rangkaian penerima, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN Meliputi latar belakang masalah, manfaat, tujuan dari penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.

14 BAB II LANDASAN TEORI Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang Motor, Relay, Timer, dan lain-lain. BAB III PERANCANGAN KONSTRUKSI DAN SISTEM PENGENDALI MESIN PENGOLAH BUAH KAKAO Dalam bab ini meliputi perancangan konstruksi dan sistem pengendali mesin pengolah buah kakao. BAB IV PEMBAHASAN, PENGUKURAN, DAN PENGUJIAN Pada bab ini akan dibahas tentang pembahasan prinsip kerja, pengukuran dan pengujian alat. BAB V SIMPULAN DAN SARAN Bab ini meliputi tentang simpulan setelah membuat tugas akhir ini dan saran yang diberikan untuk pengembangan tugas akhir ini pada masa yang akan datang.