PERANCANGAN MESIN PENGIRIS PISANG UNTUK HOME INDUSTRY Sunardi Tjandra dan Agus Sutanto Teknik Manufaktur, Fakultas Teknik, Universitas Surabaya Email: s_tjandra@ubaya.ac.id ABSTRACT The quality of banana crackers is determined by three primary factors: taste, crispy, and the geometry of slice. One of main problem to produce good quality banana crackers is the method of slicing. Most of home industries still use the manual method by knife. At the beginning, slicing process can be done easily. But, if banana has been short (because has been sliced), slicing process was very difficult. It can produce a bad quality and endangering the operator. For that, the design of Banana Slice Machine is needed. This machine capable to produce banana slice in uniform thickness, and can improve the productivity. Needs and problems identification is done by observation and interview method. Objects of identification are the operator and owner of home industry. After that, designer has to collect data which can support the design processes. Based on the problems and data, we create some concept design and select the best concept by screening and scoring method. Development of best concept accompanied with engineering analysis of critical components, ergonomic analysis and also environment analysis. In the end of development process, we make a prototype and calculate the manufacturing cost of this prototype. The manufacturing cost of this prototype is ± Rp.1.600.000,-. This machine have capacities 60 kg/hour, with 2 slice variation (straight and slope), and uniform of slice thickness in result. Keywords: slice, banana crackers, design, home industry INTISARI Kualitas keripik pisang ditentukan oleh tiga faktor utama yaitu rasa dan kerenyahan serta bentuk irisan yang tidak pecah / rusak. Cara mengiris pisang merupakan salah satu kendala utama untuk menghasilkan keripik pisang yang berkualitas. Kebanyakan industri keripik pisang masih menggunakan cara manual, dengan menggunakan pisau untuk mengiris pisang, sehingga hasil irisan tidak optimal. Jika pisang masih panjang, proses pengirisan dapat dilakukan dengan mudah. Akan tetapi jika pisang sudah pendek (karena sudah diiris), maka irisan pisang yang dihasilkan banyak yang sobek. Untuk itu perlu dilakukan perancangan mesin pengiris pisang yang mampu menghasilkan irisan pisang dengan ketebalan yang seragam serta dapat meningkatkan kapasitas produksi. Metode yang dilakukan dalam mengidentifikasi permasalahan yang ada yaitu dengan melakukan pengamatan langsung dan wawancara pada pemilik home industry pembuatan keripik pisang. Selain itu juga melakukan pengumpulan data yang dapat menunjang proses perancangan, seperti dimensi pisang, kapasitas produksi mula-mula, dan lainnya. Dari data yang diperoleh, dilakukan pembuatan dan pemilihan konsep. Pengembangan konsep terpilih, disertai dengan analisis teknik pada komponen kritis, analisis ergonomi serta lingkungan. Tahap selanjutnya adalah melakukan analisis biaya pembuatan disertai dengan pembuatan prototype. Dari hasil perhitungan, diperoleh biaya pembuatan prototype mesin pengiris pisang sebesar ± Rp.1.600.000,-. Mesin ini mempunyai kapasitas 60 kg/jam, dengan 2 variasi pengirisan (lurus dan miring), serta ketebalan hasil irisan yang dapat diatur. Kata kunci: pengiris, keripik pisang, perancangan, home industry PENDAHULUAN Industri keripik pisang banyak tersebar di berbagai daerah di Indonesia dan menjadi komoditi andalan mata pencaharian masyarakat setempat. Proses pembuatan keripik pisang sangat mudah dan menggunakan peralatan bantu yang sederhana. Mula-mula pisang diiris tipis dengan ketebalan kurang lebih 2 mm. Pengirisan bisa dilakukan melintang atau memanjang sesuai dengan keinginan, dan irisan pisang tersebut ditiriskan sejenak untuk menurunkan kadar airnya sehingga siap untuk digoreng. Setelah masak, gorengan kripik pisang ini diangkat dan ditiriskan. Untuk meningkatkan cita rasanya, dimasukan bumbu-bumbu tambahan seperti air gula merah. Setelah dingin, keripik pisang dikemas dalam pembungkus plastik yang kedap udara dan siap untuk dipasarkan. 31
Kualitas keripik pisang ditentukan oleh tiga faktor utama yaitu rasa dan kerenyahan serta bentuk irisan yang tidak pecah / rusak. Cara mengiris pisang merupakan salah satu kendala utama dalam menghasilkan keripik pisang yang berkualitas. Kebanyakan industri keripik pisang masih menggunakan cara manual, dengan menggunakan pisau untuk mengiris pisang, sehingga hasil irisan tidak optimal. Disamping itu, ada beberapa home industry yang menggunakan pisau yang diletakkan pada piringan berputar. Jika pisang masih panjang, proses pengirisan dapat dilakukan dengan mudah. Akan tetapi jika pisang sudah pendek (karena sudah diiris), maka irisan pisang yang dihasilkan banyak yang sobek. Kualitas bentuk dan geometri irisan pisang sangat tergantung dari kondisi dan keterampilan operatornya. Oleh karena itu, selain kurang higienis, ketebalan irisan pisang yang dihasilkan tidak seragam. Padahal ketebalan irisan sangat mempengaruhi kerenyahan dari keripik pisang. Untuk itu perlu dilakukan perancangan mesin pengiris pisang yang mampu menghasilkan irisan pisang dengan ketebalan yang seragam, lebih higienis, aman, serta dapat meningkatkan kapasitas produksi. Berdasarkan permasalahan di atas, dilakukan perancangan Mesin Pengiris Pisang dengan terlebih dahulu menentukan spesifikasi awal yang sesuai, yaitu: 1. Dimensi maksimum keseluruhan: panjang x lebar x tinggi = 50cm x 50cm x 80cm 2. Ketebalan irisan dapat diatur antara 1 mm sampai dengan 3 mm, dengan dua variasi pengirisan, yaitu lurus (melintang) dan miring 3. Kapasitas produksi sebesar 4 tandan/jam atau 60 kg/jam, (1 tandan pisang raja berisi ± 100 buah pisang) dan (berat 1 tandan pisang raja ± 15 kg). 4. Menggunakan penggerak motor listrik AC 5. Harga tidak melebihi Rp. 2 juta Tahapan yang dilakukan pada perancangan Mesin Pengiris Pisang dapat dilihat pada Gambar 1. Untuk mendukung proses perancangan, dilakukan pengumpulan data melalui observasi, wawancara, dan studi literatur terkait dengan obyek yang dirancang. Observasi dan wawancara dilakukan kepada pemilik home industry keripik pisang dan operator pengiris pisang. Sedangkan datadata yang dikumpulkan meliputi: bahan baku keripik pisang, alat bantu pengiris pisang yang sudah beredar di pasaran beserta analisis kelebihan dan kekurangannya. Berdasarkan observasi, diperoleh beberapa permasalahan yaitu: 1. Proses pengirisan dilakukan secara manual dengan menggunakan pisau 2. Hasil pemotongan yang tidak seragam, dipengaruhi kondisi dan keterampilan operator 3. Tidak higenis, karena pisang dipegang tangan waktu proses pengirisan 4. Keselamatan kerja kurang baik. Apabila tidak berhati-hari, tangan operator dapat terluka saat mengiris pisang yang sudah tinggal ¼ bagian Dari wawancara yang dilakukan kepada pemilik home industry keripik pisang dan operator pengiris pisang, diperoleh data sebagai berikut: 1. Waktu yang dibutuhkan untuk mengiris pisang dengan pisau secara manual yang ketebalannya ± 2 mm adalah ± 8 kg/jam, tergantung dari ketrampilan operatornya 2. Kualitas dari keripik pisang ditentukan dari jenis pisang, bahan-bahan pembuat keripik pisang dan yang paling penting adalah ketebalan pisang saat diiris karena dapat mempengaruhi gurih dan kerenyahan keripik pisang tersebut 3. Dalam memenuhi permintaan konsumen yang tinggi, maka diperlukan penambahan jumlah operator untuk meningkatkan produktivitas Setelah memperoleh semua data pendukung, langkah selanjutnya adalah pengolahan data melalui pendekatan teknis yang berhubungan dengan perancangan dan pengembangan produk. Proses ini menghasilkan ide-ide awal perancang yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah yang ada, dalam hal ini dibuat beberapa konsep desain sesuai dengan spesifikasi produk yang telah ditentukan sebelumnya. Untuk menentukan konsep mana yang akan dikembangkan, diperlukan kriteria-kriteria perancangan dengan bobot masing-masing kriteria yang berbeda-beda. Kriteria yang digunakan yaitu: hasil irisan pisang yang seragam, mudah dalam pengoperasian dan perawatan, aman dan awet, mudah dimanufaktur, murah. Berdasarkan pembobotan kriteria tersebut, langkah selanjutnya adalah pemberian nilai (scoring) pada masing-masing kriteria dari konsep yang dibuat. Dari sini akan diperoleh konsep mana yang layak untuk dikembangkan lebih lanjut. Gambar 2 merupakan sketsa dari konsep terpilih. 32
Gambar 1: Diagram Alir Tahapan Proses Perancangan Mesin Pengiris Pisang Gambar 2: Sketsa Konsep Terpilih dari Mesin Pengiris Pisang 33
Konsep ini memiliki beberapa penjabaran fungsi produk, yang bertujuan untuk menghubungkan permasalah dengan pemecahannya secara langsung, dengan mempertimbangkan input, output, obyek yang digunakan, serta fungsi kerja produk itu sendiri. Adapun penjabaran fungsi dari konsep terpilih dapat dilihat pada tabel 1 di bawah ini. Tabel 1: Fungsi Produk dari Konsep Terpilih Fungsi Hasil Rancangan Mentransmisikan daya Mengiris Pisang Memegang dan Mendorong Pisang Mengatur Ketebalan Irisan Belt dan Pulley Pisau pada Piringan Berputar Tabung dan Sistem Pegas Slot pada Pisau Mekanisme kerja konsep terpilih menggunakan motor yang ditransmisikan melalui pulley dan belt ke poros yang nantinya akan memutar piringan. Pada piringan tersebut terdapat 3 buah pisau sebagai pengiris pisang. Pisang yang sudah dikupas dimasukkan ke dalam pemegang pisang. Dengan adanya tekanan dari pegas maka pisang akan terdorong ke dalam piringan berputar, sehingga pisang akan teriris sesuai dengan ketebalan yang sudah diatur sebelumnya. Selanjutnya dibuat model 3 dimensi dari konsep terpilih. Dengan model 3 dimensi ini, kita dapat menentukan dimensi awal komponen, mengetahui bagian-bagian yang kritis, serta melakukan simulasi pergerakan yang diinginkan. Dengan pembuatan model 3 dimensi, perancangan yang dilakukan menjadi lebih efektif dan efisien. Gambar 3 merupakan hasil pemodelan 3 dimensi dari konsep Mesin Pengiris Pisang. Gambar 3: Model 3 Dimensi dari Konsep Terpilih Pada mesin ini, fungsi pengiris pisang menggunakan piringan berputar yang digerakkan oleh motor listrik AC. Pada piringan ini terdapat 3 buah mata pisau yang dapat diatur posisinya. Pengaturan posisi mata pisau mempengaruhi ketebalan irisan pisang yang dihasilkan. Gambar 4 di bawah ini merupakan model 3 dimensi dari piringan berputar dengan 3 buah mata pisau. 34
Gambar 4: Model 3 Dimensi dari Piringan dan Pisau Selanjutnya melakukan analisis teknik untuk memperoleh dimensi minimum dari komponenkomponen kritis, serta penentuan material yang sesuai. Selain itu, dilakukan analisis untuk memperoleh kebutuhan daya motor sebagai sumber penggerak dari mesin pengiris pisang ini. Langkah-langkah yang dilakukan untuk memperoleh daya motor dapat dilihat pada Gambar 5. Gambar 5: Tahapan Analisis Daya Motor HASIL DAN PEMBAHASAN Dari analisis teknik yang sudah dilakukan sebelumnya, dapat diketahui bahwa daya motor yang dibutuhkan pada Mesin Pengiris Pisang ini sebesar 0,038 kw. Oleh karena itu digunakan motor yang mudah diperoleh di pasaran, dengan spesifikasi: supply tegangan 230 VAC, daya 0,25 HP dan 35
putaran 1400 rpm. Hasil analisis teknik dari Mesin Pengiris Pisang secara lengkap dapat dilihat pada Tbel 2 di bawah ini. Fitur Motor Penggerak Mekanisme pengiris pisang Sistem transmisi Tabel 2: Hasil Analisis Teknik Spesifikasi Motor 230VAC / 0,25 HP / 1400 rpm Pisau berputar dengan 3 buah mata pisau yang dapat diatur posisinya Belt-Pulley; V-belt tipe A no. 65 Diameter pulley motor = 70 mm Diameter pulley poros piring berputar = 260 mm Selain itu, dapat dilakukan pemilihan material yang sesuai dari masing-masing komponen mesin. Akan tetapi, pemilihan material tidak hanya berdasarkan hasil analisis teknik, tetapi juga harus memperhatikan beberapa faktor, antara lain: mudah diperoleh di pasaran, murah, ramah lingkungan, dan mudah dimanufaktur. Beberapa jenis material yang digunakan pada mesin ini antara lain: Kerangka Utama : Baja Profil L Piringan Berputar : Besi Cor Komponen yang bersentuhan dengan pisang : Stainless Steel Setelah jenis material dan dimensi komponen sudah diketahui, perlu dilakukan pembuatan detail drawing. Hasil dari proses ini digunakan sebagai data, dokumentasi, ilustrasi wujud produk sebenarnya dan sebagai acuan proses pembuatan produk dimana proses ini dilakukan menurut standar yang berlaku, baik dalam bentuk dua dimensi atau tiga dimensi. Detail drawing ini juga dapat dijadikan dasar dalam perancangan proses manufaktur dan proses perakitan. Perancangan ini dilakukan agar mesin dapat dibuat dan dirakit dengan mudah. Sebisa mungkin proses yang dilakukan menggunakan alat bantu yang sederhana dan sering ditemui di bengkel-bengkel industri kecil. Hal ini secara langsung dapat meminimalkan biaya pembuatan serta perakitannya. Berdasarkan semua hasil perancangan sebelumnya, dilakukan pembuatan prototype dari Mesin Pengiris Pisang. Melalui prototype ini, kita dapat mengetahui performansi dan mekanisme dari mesin, apakah sudah sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan di awal. Selain itu juga dapat diketahui kelemahan-kelemahan yang masih harus diperbaiki, sehingga dapat diperoleh mesin dengan kualitas yang baik. Dalam pembuatan prototype, mungkin akan banyak ditemui input-input tambahan sebagai informasi yang dapat dimasukkan ke dalam mekanisme sistemnya. Selain itu tujuan dari pembuatan prototype adalah untuk menekan biaya trial and error. Pembuatan prototype merupakan proses iterasi atau koreksi untuk detail model produk secara nyata. Pembuatan prototype bisa digunakan sebagai evaluasi sketsa produk yang meliputi analisis komponen, bentuk produk, perhitungan teknis, jumlah dan penempatan tata letak komponen atau mesinnya, analisis bahan, analisis fungsi enginering, ergonomi, dan analisis ekonomi ke dalam bentuk yang nyata. Gambar 6 pada halaman berikut ini merupakan prototype dari Mesin Pengiris Pisang. 36
Gambar 6: Prototype Mesin Pengiris Pisang Keterangan Gambar 6: 1 = Pemegang dan pendorong pisang untuk potongan melintang 2 = Pemegang dan pendorong pisang untuk potongan miring 3 = Penutup piringan berputar Untuk mengetahui performansi dari hasil rancangan, maka dilakukan uji coba terhadap prototype ini. Melalui uji coba ini, dapat diketahui apakah hasil rancangan dapat digunakan sesuai dengan spesifikasi dan kebutuhan home industry. Analisis uji coba prototype ini dilakukan pada mekanisme pemegang dan pendorongan pisang, mekanisme pengirisan pisang, kemudahan dan keamanan dalam pengoperasian, kapasitas produksi, serta kualitas irisan pisang yang dihasilkan. Langkah-langkah yang dilakukan saat uji coba pada prototype mesin pengiris pisang ini adalah: 1. Menyediakan bahan berupa pisang mentah yang telah dikupas kulitnya sebanyak 1 kg. Pisang yang digunakan sebagai bahan baku keripik pisang adalah pisang yang masih agak keras. 2. Menyiapkan tempat penampungan untuk hasil potongan pisang. 3. Mengatur posisi pisau pada piring berputar, agar tebal irisan pisang sesuai dengan yang diinginkan. Pada uji coba kali ini, tebal irisan pisang yang diinginkan adalah 2 mm. 4. Menyalakan mesin, kemudian memasukkan pisang pada tempat pemegang pisang satu persatu sampai pisang habis. 5. Lama loading dan proses pengirisan yang terjadi diukur dengan menggunakan stop watch. Pengukuran waktu loading dan proses pengirisan dihitung pada saat operator memasukkan pisang ke dalam tabung pemegang. Pada gambar 7, dapat dilihat detail dari pemegang dan pendorong pisang untuk bentuk irisan miring. 37
Gambar 7: Detail dari Mekanisme Pemegang dan Pendorong Pisang Keterangan Gambar 7: 1 = Handle Penarik 2 = Slot Pengunci 3 = Pengunci 4 = Pegas Tekan Cara untuk memasukkan dan mendorong pisang adalah sebagai berikut: 1. Handle (nomor 1) ditarik sampai pengunci (nomor 3) menyentuh batas slot tabung 2. Memutar handle searah jarum jam, sampai pengunci masuk ke dalam slot pengunci (nomor 2) 3. Memasukkan pisang ke dalam tabung. 4. Memutar handle berlawanan jarum jam, sampai pengunci terlepas dari slot pengunci. 5. Melepaskan handle, sehingga pegas akan menekan pisang menuju ke piringan berputar untuk diiris. Cara di atas juga berlaku pada tabung pemegang untuk potongan melintang, hanya posisi tabungnya yang berbeda (tegak lurus pisau berputar). Dalam uji coba ini, disediakan 3 jenis pisang sebagai bahan baku keripik pisang yang sering digunakan. Adapun jenis pisang dan spesifikasinya yaitu: Pisang Raja : panjang rata-rata 13 cm, diameter rata-rata 3,5 cm Pisang Kepok : panjang rata-rata 12 cm, diameter rata-rata 3,5 cm Pisang Ambon : panjang rata-rata 11 cm, diameter rata-rata 3 cm Selanjutnya dilakukan pengukuran waktu loading dan pengirisan pisang, yang digunakan untuk menghitung kapasitas produksi dari mesin ini apakah sesuai dengan spesifikasi awal yang ditentukan. Hasil pengukuran waktu dapat dilihat pada tabel 3. Tabel 3: Hasil Pengukuran Waktu Pengirisan Pisang Variasi Pengirisan Waktu Jenis Pisang Massa (kg) Pemotongan Miring Lurus ( detik ) Raja - 1 67,3-1 64,7 Kepok - 1 66,7-1 63,4 Ambon - 1 64,8-1 62,5 Waktu rata-rata pengirisan 64,9 Dari percobaan tersebut, diperoleh besar kapasitas mesin hasil rancangan, yaitu sebesar 1 kg/65 detik atau ± 60 kg/jam. Hasil ini masih dalam batas toleransi spesifikasi rancangan yang diinginkan, yaitu sebesar 60 kg/jam. Prosentase perbedaan kapasitas mesin pada spesifikasi awal rancangan dengan hasil uji coba adalah 100% - ( 60/65 x 100 % ) = 7,7%. Perbedaan kapasitas dapat dipengaruhi oleh kondisi operator pada saat memasukkan pisang ke dalam tabung pemegang. Semakin lama waktu yang dibutuhkan operator dalam melakukan loading, maka kapasitas mesin menjadi semakin kecil. 38
Analisis juga dilakukan pada bentuk hasil irisan pisang serta ketebalannya. Hasil irisan pisang dapat dilihat pada Gambar 8 (posisi melintang), dan Gambar 9 (posisi miring). Gambar 8: Hasil Irisan Pisang untuk Posisi Melintang Gambar 9: Hasil Irisan Pisang untuk Posisi Miring Bentuk dari hasil irisan pisang pada posisi miring tidak seragam, bahkan ada yang mirip dengan bentuk hasil irisan secara melintang. Hal ini disebabkan clearance antara pisang dengan diameter tabung pemegang cukup besar sehingga pisang dapat berubah posisi. Selain itu bentuk pisang yang cenderung melengkung, sedangkan bentuk tabung pemegangnya silindris (lurus). Untuk hasil pengukuran ketebalan dari irisan pisang dapat dilihat pada Tabel 4 berikut ini. Agar lebih akurat, pengukuran ketebalan irisan dilakukan dengan menggunakan jangka sorong ketelitian 0,05 mm. Pengukuran tidak dilakukan pada semua hasil irisan pisang, tetapi hanya diambil 5 buah saja. Jenis Pisang Raja Kepok Ambon Tabel 4: Pengukuran Ketebalan Irisan Pisang Variasi Pemotongan Setting Tebal Irisan Tebal Irisan Rata - Miring Lurus Pada Mesin ( mm ) rata (mm) - 2 1,95-2 1,95-2 1,9-2 1,9-2 1,9-2 1,9 Dari tabel diatas, dapat dilihat bahwa ketebalan hasil irisan pisang mendekati ketebalan yang diinginkan. Perbedaan hasil dapat terjadi saat pengukuran maupun setting posisi pisau yang kurang sempurna. Tetapi secara umum, ketebalan yang dihasilkan sudah sesuai dengan spesifikasi awal rancangan. Analisis biaya produksi Mesin Pengiris Pisang ini hanya difokuskan pada biaya pembuatan prototype. Biaya total pembuatan prototype mesin ini sebesar ± Rp.1.600.000,-. KESIMPULAN Berdasarkan semua hasil perancangan, analisis, dan uji coba yang telah dilakukan, dapat diketahui bahwa Mesin Pengiris Pisang ini dapat menjawab semua permasalahan dan kebutuhan yang ada, baik dari operator maupun pemilik home industry keripik pisang. Adapun spesifikasi dari mesin ini antara lain: 1. Dimensi umum = 50 cm x 40 cm x 75 cm 2. Proses pengirisan menjadi lebih mudah, higienis, dan tidak membahayakan operator 39
3. Kapasitas mesin lebih besar dari alat yang sudah ada, yaitu sebesar ± 60 kg/jam, dengan 2 variasi pemotongan, yaitu lurus (melintang) dan miring 4. Ketebalan hasil irisan pisang lebih seragam dan dapat diatur 5. Motor yang digunakan: motor AC dengan daya = ¼ HP, putaran = 1400 rpm 6. Biaya pembuatan prototype mesin pengiris pisang sebesar ± Rp.1.600.000,- Masih terdapat kekurangan pada mesin pengiris pisang ini, seperti: mekanisme feeder (pendorong) pisang yang kurang sempurna. Hasil perancangan ini diharapkan dapat terus dikembangkan untuk membantu perkembangan home industry khususnya yang bergerak pada bidang pangan (keripik pisang dan singkong). DAFTAR PUSTAKA Beer, Ferdinand P, Johnston, E. Russell Jr., 2001, Mekanika Teknik Untuk Insinyur: Statika., Edisi keempat, Erlangga, Jakarta. Deutzchman, Aron, D, 1999 Machine Design, Theory and Practice, MacMillan Publishing, Co, Inc, New York. John A. Schey, 2004, Introduction to Manufacturing Processes, Third Edition, McGraw-Hill International Edition. Shigley, Yoseph Edward, 2001, Mechanical Engineering Design, Seventh Edition, International Edition. Suga, Kiyokatsu., Sularso., Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, Cetakan ke-8, Pradya Paramita, Jakarta. Ulrich, Karl; Steven D. Eppinger, 2001, Perancangan Dan Pengembangan Produk, Irwin McGraw Hill, Salemba Teknika, Jakarta. Zainun, Achmad, Ir, Msc., 1999, Elemen Mesin I, PT Refika Aditama, Bandung. 40