RANCANG BANGUN MESIN PEMECAH BUAH KAKAO

Transkripsi

1 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 95 RANCANG BANGUN MESIN PEMECAH BUAH KAKAO aisal Rahman ), arid Darise ), YunitaDjamalu ) ) Mahasiswa Politeknik Gorontalo, Kamus Puncak Desa Panggulo Bone Bolango ) Tim Pengajar ada Deartemen Mesin dan Peralatan Pertanian, Politeknik Gorontalo Abstrak Kakao (Theobroma cacao L.) ini meruakan salah satu jenis tanaman erkebunan yang buahnya dimanfaatkan sebagai bahan baku berbagai macam makanan dan minuman yang mengandung lemak dan rotein yang bermutu tinggi. Mutu biji kakao yang baik daat dieroleh melalui tahaan enanganan asca anen yang teat yaitu emanenan, sortasi, buah, emeraman/enyimanan, emecahan buah, fermentasi, encucian dan erendaman, engeringan, sortasi biji kering, engemasan dan enyimanan. Tujuan utama kami dalam mencitakan inovasi teknologi ini adalah untuk mengganti eran manusia dalam mencitakan suatu rekayasa roduksi dengan teknologi yang sedang berkembang saat ini suaya hasil yang di daat lebih efektif, efisien dan berkualitas. Metode Penelitian yang digunakan dalam enelitian rancang bangun mesin emecah buah kakao ini adalah metode emiris dan ekserimen, yaitu engambilan data dari sumber studi ustaka lalu mengalikasikanya dalam satu ermodelan dimensi dengan erencanaan dan erhitungan yang diwujudkan dalam satu bentuk nyata berua mesin emecah buah kakao. Tujuan enelitian merancang bangun alat emecah buah kakao dengan menggunakan motor enggerak, mengetahui sistem kerja dari mesin emecah buah kakao, membahas elemen elemen ada alat emecah buah kakao, mengetahui kaasitas roduktifitas alat dalam roses emecahan buah kakao. Dimensi alat anjang 7, tinggi 09 dan lebar 54. Daya motor yang digunakan 5,5 H. Dengan kaasitas roduksi mesin.080 / jam. Hasil engujian menunjukan bahwa keceatan emecahan buah kakao ada engujian ertama menggunakan buah kakao sebanyak 8,4 /8 detik. Pada engujian kedua dieroleh keceatan emecahan buah kakao 8 /7detik. Pengujian ketiga dieroleh hasil emecahan buah kakao sebanyak 7,6 /4 detik. Kata Kunci : Rancang Bangun, Sistem Transmisi, Kakao I. PENDAHULUAN Teknologi dalam ertanian adalah segala sesuatu yang daat memudahkan ekerjaan dan menghasilkan outut yang lebih baik, Pembangunan ertanian tana teknologi ialah hal yang mustahil, Keduanya berjalan secara beriringan dan saling mengikat. Dalam embangunan ertanian tentu akan sangat berbeda dalam segi keraktisan mauun hasil tani aabila etani tersebut mengadosi teknologi dibandingkan ia memakai cara tradisional (Wahyudi, T, 008) Teknik ertanian meliuti usaha tani ( teknik enanaman, emuukan, engairan, erlindungan tanaman secara teradu) dan asca anen ( engolahan hasil engenalan alat erontok yang daat ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

2 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 96 menekan kehilangan hasil, enyimanan hasil ertanian yang daat meningkatkan kualitas roduk ertanian) dan teknologi yang digunakan dalam ertanian, seerti mesin mesin. Pemecahan kakao daat dilakukan dengan alat emukul, sabit, alu atau saling memukulkan buah yang satu dengan yang lainnya. Pemecahan buah kakao meruakan kegiatan dalam asca anen yang membutuhkan tenaga yang banyak sehingga sering mengalami enundaan karena keterbatasan kemamuan etani melakukan kegiatan ini. Seorang etani yang sudah mahir memecah buah kakao hanya mamu memecah kurang lebih 800 buah er hari ditambah satu orang lagi tenaga kerja untuk mengeluarkan biji dari buah. Berdasarkan uraian di atas maka mesin emecah buah kakao ini dibuat untuk mengatasi salah satu masalah yang dihadai etani ada roses enanganan asca anen buah kakao. Untuk itu eneliti bertujuan untuk membuat mesin emecah kakao yang lebih efisien untuk memermudah masyarakat dalam memroduksi buah kakao. II. TINJAUAN PUSTAKA Tanaman kakao di Indonesia memunyai arti enting dalam asek kehiduan sosial ekonomi masayarakat, karena disaming sebagai sumber devisa negara, juga sebagai enyedia laangan kerja dan sumber enghasilan masyarakat. Produksi kakao di Indonesia mencaai ton ertahun atau setara dengan 5 % dari total roduksi kakao di dunia. Indonesia menemati osisi ketiga enghasil kakao di dunia, setelah antai gading dan Ghana dengan luas areal hektare dan dalam kurun waktu 5 tahun terakhir areal erkebunanya meningkat esat dengan tingkat ertumbuhan rata rata 8% ertahun (Karmawati dkk, 00). Tanaman kakao termasuk golongan tanaman tahunan yang tergolong dalam kelomok tanaman caulofloris, yaitu tanaman yang berbunga dan berbuah ada batang dan cabang. Tanaman ini ada garis besarnya daat dibagi atas dua bagian, yaitu bagian vegetatif yang meliuti akar, batang serta daun dan bagian generatif yang meliuti bunga dan buah (Siregar, et al, 989). Mesin Pemecah Buah Kakao Dalam kamus besar bahasa Indonesia di definisikan (Soenaryo, 987) bahwa Mesin adalah erkakas untuk menggerakkan atau membuat sesuatu yang dijalankan dengan roda, digerakkan oleh tenaga manusia atau motor enggerak, menggunakan bahan bakar minyak atau tenaga alam. Hal yang hamir sama dikemukakan oleh (Salim, 99) menyatakan bahwa Mesin adalah alat yang memunyai daya gerak atau tenaga baik dijalankan dengan motor listrik enggerak mauun tenaga manusia. Dari definisi yang dikemukakan oleh kedua sumber diatas, tamak bahwa sumber ertama mendefinisikan mesin sebagai kendaraan, sedangkan sumber kedua mesin sebagai alat yang daat membantu untuk meringankan kerja manusia. Jadi mesin emecah buah kakao adalah suatu alat yang digunakan untuk memudahkan ekerjaan manusia dalam emecahan buah kakao. Elemen - Elemen Mesin Pemilihan elemen-elemen ada erancangan dan embuatan mesin emecah kakao ini juga harus memerhatikan kekuatan bahan, safety factor, dan ketahanan dari berbagai komonen tersebut. Elemen mesin tersebut adalah motor bensin, oros, uli, bantalan, asak, dan v-belt. ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

3 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 97 Menghitung Keceatan Linier Sabuk V Karena V-belt ada umumnya diakai untuk menurunkan utaran, maka erbandingan yang diakai adalah erbandingan reduksi i (i > ). Perbandingan yang terjadi dirumuskan sebagai berikut: n R n R Sularso, hal 66 n Putaran ulli ada motor n Putaran ulli ada oros d Diameter ulli ada motor d Diameter ulli ada oros = kekendoran = Ketegangan Sehingga keceatan linier untuk V-belt dirumuskan sebagai berikut: d ulli n ulli v v = keceatan linier V-belt (m/s) d = diameter ulli (mm) n ulli ulli = utaran ulli (rm) Wayan Berata hal 66 Sudut kontak Gambar. uli dan v-belt R R Sin α = = arc sin α c = - α = 80. arc sin α Gaya keliling yang timbul ada ulli dan 0 N V Menghitung Torsi ada ulli d ulli T /mm A. Deutschman, hal 660 Menghitung Panjang Sabuk Panjang sabuk yang melingkari ulli dihitung dengan rumus: LC d ulli d ulli. ( d L = anjang sabuk (mm) C = jarak oros (mm) Wayan Berata, hal 66 ulli d 4. C Menghitung Putaran Motor Dari erbandingan antara keceatan ulli kecil dan ulli besar yang setara dengan erbandingan diameter ulli besar dan ulli kecil, maka daat dirumuskan sebagai berikut: R R n n Wayan Berata, hal 78 R R = radius ulli kecil (mm) ) ulli = radius ulli besar (mm) Menghitung Gaya Tarik ada V-belt Bila V-belt dalam keadaan diam atau tidak meneruskan momen, maka tegangan di seluruh anjang V-belt adalah sama. Tegangan ini disebut ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

4 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 98 tegangan awal. Bila V-belt mulai bekerja meneruskan momen, maka tegangan akan bertambah ada sisi tarik dan berkurang ada sisi kendor. Jika besar gaya ada sisi tarik dan sisi kendor berturut-turut adalah dan (Kg), maka besar gaya tarik efektif e (Kg) untuk menggerak ulli adalah : e Bila kita ingin memerkirakan tegangan ada V-belt, daat digunakan rasio antara :3 dan :5, untuk saat ini diilih rasio : 5. 5 dan = gaya ada belt (Kg) A. Deutschman, hal 670 Tie Penamang Luas Penamang A (²) Tinggi belt h (mm) K 0 faktor tarikan untuk V-belt (tetaan) = 0.7 = tegangan awal untuk sebuah V- 0 Maka, belt(tetaan) = K 0.7 Luasan enamang belt Z. A ² K Tabel. Dimensi belt O A B C D E Mencari tegangan tarik dan tegangan kendor Kekendoran V-belt ( ) Tie belt :? A C. h min Ketegangan V-belt ( ) A A ~ Z. A C 3. Maka, tie V-belt yang akan diilih adalah tie : Tegangan maksimum yang timbul dari oerasi V-belt (. v ) ( Eb. h) 0 (. Z. A) (0. g) D Sularso, hal 7 min Peneraan V-belt Data diameter dan jarak sumbu ulli yang digunakan: D (diameter ulli enggerak) D (diameter ulli yang digerakkan) Menentukan jenis dan kekuatan dari belt meliuti: Tegangan yang timbul aabila seluruh beban bekerja ada belt = tegangan awal untuk V-belt Z A γ 0 = = Gaya keliling yang terjadi = Jumlah V-belt = buah = Luas Penamang = 0,86 ² = Berat jenis rubber kanvas =.5 ~.50 3 ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

5 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 99 G E b h D V min = Perceatan gravitasi = 9.8 m det = Modulus elastisitas rubber kanvas = 600 ~ 000 = Tinggi belt = Diameter ulli terkecil = 75 mm = Keceatan ulli enggerak Perancangan oros Dilihat dari fungsinya oros meruakan elemen utama dalam meneruskan daya dan utaran. Sebagian besar mekanisme yang mentransmisikan daya dilakukan melalui utaran dan hanya oros yang daat melakukan mekanisme tersebut. Perhitungan yang dilakukan dalam erencanaan oros adalah menentukan: Maka (. v ( E. h), b 0 (. Z. A) (0. g) D min Jumlah utaran V-belt Umur belt V U L ) rs N base H U x ( ) fat N = Basis dari fatique test (tetaan) base 7 = 0 utaran U = Jumlah utaran V-belt x = Jumlah ulli yang berutar = m = 8 faktor bahan V-belt (tetaan) = atique limit untuk V-belt fat (tetaan) = 90 = Tegangan maksimum yang timbul dari oerasi V-belt Maka, m N base fat H. U x ( ) jam kerja m Gaya-gaya yang bekerja ada oros, () r t tan = ( + ) / = gaya radial yang bekerja ada oros () = gaya tangensial yang bekerja ada oros () = celah tekanan () Tegangan Geser Maksimum 0.5 Sy N N = angka keamanan untuk bahan Sy = tegangan luluh bahan (lb/in²) = tegangan geser imum A. Deutschman, hal 338 Torsi Poros, T (Lb.In) N T n ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

6 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 00 N = daya yang terjadi ada silinder (H) n = utaran motor (rm) Momen terbesar M = M BH + M BV Tegangan maksimum 3 D 6 (. ) M T = tegangan geser maksimum (lb/in²) T = torsi oros (lbin) M = momen maksimum oros (lb.in) Penentuan Dimensi Dan Tie Pasak Dioros Harus Diketahui Besaran-Besaran Sebagai Berikut: Diketahui: D = diameter oros Tie asak yang direncanakan = ersegi (square) Maka didaat dimensi asak sebagai berikut: W = maksimum lebar asak (mm) H = Maksimum Tinggi Pasak (Mm) Tegangan Ijin Pasak, Ssy (Kg/Mm²) S Sy = 0.58 x Sy Sy = tegangan luluh bahan (si) Gaya yang terjadi ada asak, (). Karena osisi gaya yang terjadi ada asak tidak diketahui secara teat maka diasumsikan gaya tersebut beraksi ada diameter oros terluar. T D. T D = torsi ada oros (.mm) = diameter oros (mm) Panjang Pasak Yang Menerima Gaya Komresi,Lc (Mm) 4. T Sy W. L. D N 4. T Lc Sy W. D. N T = torsi yang terjadi ada oros (/mm) D = Diameter oros (mm) W = lebar asak (mm) L = anjang asak (mm) Sy = tegangan luluh bahan (/mm²) N = angka keamanan untuk bahan asak Luas Pasak Yang Menerima Gaya Komresi, Ac (Mm²) A c 0,5. W. L W = maksimum lebar asak (mm) L = anjang asak akibat gaya komresi (mm) Tegangan komresi yang diijinkan,sc (/mm²) Sc Ac Wayan Barata, hal 47 ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

7 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 0 = gaya yang terjadi ada oros () A c = luasan asak yang menerima gaya komresi (mm²) Panjang asak yang menerima gaya geser,ls (mm) T = torsi yang terjadi ada oros (/mm) D = Diameter oros (mm) W = lebar asak (mm) L = anjang asak (mm) Sy = tegangan luluh bahan (/mm²) N = angka keamanan untuk bahan asak Luasan asak yang menerima gaya geser A s W. L c W = maksimum lebar asak (mm) = anjang asak akibat gaya L c. T L s Sy W. D. N komresi (mm) Tegangan geser yang diijinkan S s As Wayan Barata, hal 48 = gaya yang terjadi ada oros () A s = luasan asak yang menerima gaya komresi (mm²) L min D 5%. D Kaasitas roduksi mesin hasil uji coba Pengujian dengan 0 buah kakao dengan 3 kali engujian : W C 3600 detik /jam t C = Kaasitas Kerja Mesin ( / jam) W = Berat Bahan () = Waktu Pemecahan (jam) t III. METODOLOGI PENELITIAN Metode Penelitian yang digunakan ada rancang bangun mesin emecah buah kakao ini adalah metode emiric dan ekserimen. Perancangan Struktural Kerangka alat terbuat dari besi siku dandilingkui oleh elat baja. Mesin 5,5 h diletakkan dibagian bawah. Dengan menggunakan sabut-v (v- belt) tenaga mesin ditransmisikan ke alu emecah buah. Temat emasukan buah (hoer) berada di bagian atas sehingga buah masuk ke dalam ruang emecah buah dengan gaya gravitasi. Dimensi kerangka utama alat adalah - tinggi 900 mm, - anjang 70 mm - lebar 540 mm. - Diameter uli alat 03. mm (8 inci) dan - diameter uli motor bensin adalah sama, yaitu 76. mm (3 inci). Panjang asak minimum Perancangan fungsional ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

8 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 0 Cara kerja alat yang secara diagram daat dilihat ada Gambar berikut Gambar. Cara kerja alat HASIL DAN PEMBAHASAN Bagian-bagian Kontruksi Mesin emecah buah kakao. Konstruksi Rangka Rangka ada alat ini berfungsi sebagai temat kedudukan motor bensin dan semua komonen-komonen dari mesin emecah buah kakao. Konstruksi rangka alat terbuat dari besi siku 4x4 mm.. Poros Poros (As) yang digunakan ada rancang bangun ini terbuat dari besi baja dengan anjang 700 mm, dan diameter oros yang diakai ¼ inci atau sama dengan 3, mm. Poros ada alat ini berfungsi sebagai temat dudukan alu emecah. 3. Hoer Hoer dibuat dari besi lat dengan ketebalan. mm, hoer yang dirancang untuk emasukan buah memiliki ukuran dengan tinggi 80 mm, lebar 3. Corong emasukan (Hoer) berfungsi sebagai enamung buah kakao yang akan diecah sebelum masuk kedalam alu emecah. Hoer terbuat dari besi lat dengan tebal mm. 4. Ruang Pemecah Ruang emecah terbuat dari besi baja dengan anjang 500 mm, lebar 450 mm, dan ketebalan 8 mm. Pada bagian atas ruang emecah terdaat enutu dan lubang emasukan buah. Bagian enutu memiliki ketebalan.5 mm, anjang 70 mm dan lebar 540.5mm. sedangkan bagian lubang amasukan buah dibuat dengan ukuran 6 x 6. Pada bagian bawah terdaat lubang engeluaran dengan anjang 90.5 mm dan lebar 300 mm. Kemudian ada lubang engeluaran dilengkai dengan corong yang terbuat dari lat ezel dengan ketebalan. mm. Ukuran corong engeluaran yang dikonstruksi memiliki lebar 360 mm dan tinggi 90 mm dan anjang mm. Perencanaan Diameter Pulli dan V-Belt Data - data yang diketahui :. Motor Yang Digunakan = Motor Bensin. Putaran maksimum = 400 Rm 3. Putaran Puli, n = 3800 Rm 4. Putaran Puli, n = 45 Rm 5. Daya Maksimum, N = 5.5 H 6. Diameter Puli Motor d = 76, mm 7. Diameter Puli Poros d = 03, mm 8. Jarak Poros Dan c = 555 mm 9. R Pulli Motor = 38, mm 0. R Pulli Poros = 0,6 mm. V = 5,7 m/s. Gaya keliling yang timbul = 98,4 3. Luas enamang Z.A = 5, 86 mm 4. Sudut Kontak =76, Kekendoran V-Belt = Ketegangan V-Belt = 7. Torsi Pada Puli T = 40,84 /mm T = 376,5 /mm 8. Panjang V-Belt = 555,9 mm ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

9 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) Umur V-Belt = 38,58 Jam kerja 0. Jumlah Putaran V-Belt U = 9 Rs Diasumsikan untuk mencari anjang V-belt terlebih dahulu mencari anjang V-belt ada jarak masing masing antar oros.. Keceatan Pulli Keliling dan V = 9098,4 m/s V = 5,7 m/s. Sudut Kontak dan ϴ = 76,8 o 3. Gaya Keliling Yang Timbul Pada Pulli Dan = 98,4 4. Torsi Pada Pulli T = 3749,80 /mm 5. Torsi Pada Pulli T = 9999,47 /mm 6. Panjang V-belt L = 555,9 mm 7. Mencari Tegangan Tarik Dan Tegangan Kendor Kekondoran V-belt A min = 534 Ketegangan V-belt A = 35,3 8. Tegangan Maksimum Yang Timbul Dari Oerasi V-belt = 96,89 / 9. Jumlah Putaran V-belt U = 3 rs 0. Umur V-belt H = 54,60 Jam Kerja Perancangan Poros Tegangan bahan maksimum (si) = 7600 si Torsi oros T = 0,5 lb in 3 Tegangan tarik ada ulli = 7,63 lb 4 Reaksi Gaya Horizontal R B = 78,60 lb R A = 5, lb m B = 6,65 lb in m = 6,53 lb in 5 Pengecekan tegangan ada oros = 89, si Perencanaan Pasak. Gaya yang terjadi akibat torsi = 76,4 lb. Ditinjau dari tegangan S s = 46,3 lb/in s = 53 lb in 3. Ditinjau dari tegangan komersi S c = 848,8 53 Perencanaan bantalan. Gaya radial r = 49,48 lb. Daya yang hilang akibat gesekan H = 0, Umur bantalan L 0 = 35638,43 jam Perhitungan Kaasitas Kerja Kaasitas emecah hasil uji coba Kaasitas roduksi mesin emecah buah kakao daat dihitung dengan rumus sebagai berikut : W C 3600 detik /jam t 8 C 3600 detik 6,3 C.080 /jam Dari hasil erhitungan kaasitas roduksi diatas dieroleh hasil emecahan buah kakao er jam sebanyak.080. Dimana hasil yang didaat berasal dari berat rata-rata kakao yang telah ditimbang kemudian dibagi dengan rata-rata waktu dari tiga kali engujian dan dikalikan dengan jumlah waktu jam (3600 detik). V. PENUTUP ISSN X Volume, Nomor, Mei 06

10 ISSN: Jurnal Teknologi Pertanian Gorontalo (JTPG) 04 Kesimulan Dari hasil konstruksi Mesin emecah buah kakao yang dirancang telah memenuhi syarat teknis ( engineering). Dieroleh konstruksi mesin emecah buah kakao yang efektif dan efisien. Bagianbagian mesin ini secara garis besar terdiri atas rangka, unit emasukan ( Corong Pemasukan Buah), ruang emecah, unit emecah/alu, corong keluar, system transmisi dan tenaga enggerak. Semua elemen mesin telah diuji berjalan dan berfungsi dengan baik. Presentase hasil ecahan buah kakao dilakukan 3 kali ercobaan, yaitu ada ercobaan ertama, kedua, dan ketiga berturut-turut sebanyak 8,4 / 8 detik, 8 / 7 detik dan 7,6 / 4 detik. Dengan hasil rata-rata roduktifitas sebesar.080 / jam Proses emecahan buah berlangsung dengan baik dan semurna. Dimana resentase kerusakan biji dierkirakan berkisar antara 0,05-0,0%. Dari data engujian tersebut menunjukkan bahwa Mesin emecah buah kakao daat menghasilkan kaasitas roduktifitas yang tinggi. Melalui engujian yang telah dilakukan, rancang Mesin emecah buah kakao ini meruakan alat yang layak diakai sebagai alat dan mesin ertanian yang efektif dan efisien. DATAR PUSTAKA Aaron D, Deutschman, Michels, Wilson, Charles E. 975, Machine Design Theory and Practice, New York, USA : Mailan Publishing Co. Inc Haditomo, K, 0. Rekayasa Retana. IPB Pres Bogor. Karmawati, E., Z. Mahmud, M. Syakir, J. Munarso, K. Ardana Dan Rubiyo.00. Budidaya Dan Paska Panen Kakao. Pusat Penelitian Dan Pengembangan Perkebunan. 9 Hal. Mulato W dan Misnawi S Petunjuk Teknis Produk Primer Dan Sekunder Kakao. Jember : Pusat Penelitian koi dan Kakao Indonesia. Sularso. (000) Dasar erencanaan dan emilihan elemen mesin. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. Wayan berata, 997; Elemen Mesin. Institut Teknologi Seuluh Noember. Saran Diharakan ada mahasiswa erlu ada kehati-hatian dalam erancangan alat serta ketelitian ada engujian dan engoerasian alat. Untuk enelitian lebih lanjut diharakan ada embaharuan ada Mesin emecah buah kakao terutama ada bagian unit emasukan buah ( Corong Pemasukan Buah) yang terlalu kecil. ISSN X Volume, Nomor, Mei 06