V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PEMBUATAN DAN PERAKITAN ALAT Pembuatan alat dilakukan berdasarkan rancangan yang telah dilakukan. Gambar rancangan alat secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 5.1. 1 3 4 7 8 9 6 2 5 Gambar 5.1 Rancangan alat pemerah susu sapi otomatis dengan pulsator tipe pegas Fungsi secara umum untuk masing-masing komponen yang menyusun alat pemerah susu sapi otomatis ini dijelaskan pada Tabel 5.1. Tabel 5.1 Fungsi masing-masing komponen penyusun alat No Komponen Fungsi 1 Teat cup Memerah puting sapi 2 Pulsator pegas Menghubungkan dan menutup aliran vakum bergantian dengan atmosfer 3 Motor penggerak pulsator Menggerakan katup pegas pada pulsator 4 Regulator AC-DC Sumber tenaga listrik untuk motor penggerak pulsator 5 Tangki susu Reservoir vakum dan menampung susu hasil pemerahan 6 Pompa vakum Menghasilkan tekanan vakum 7 Selang udara Menghubungkan udara dari pulsator ke ruang denyut 8 Selang aliran susu Menghubungkan aliran susu dari teat cup ke tangki susu 9 Rangka Menopang komponen lain dan memudahkan pemindahan alat 29
1. Teat Cup Karet liner yang digunakan pada teat cup merupakan sebuah produk jadi yang dapat dicari di toko perlengkapan peternakan. Karet liner ini memiliki bentuk yang khas sehingga pembuatan selongsong harus disesuaikan dengan bentuk karet liner. Selongsong teat cup dibuat dari pipa PVC ukuran 1 ¼ inchi jenis AW. Jenis AW merupakan jenis yang paling tebal di antara sistem JIS (Japanese Industrial Standard) untuk pipa PVC. Jenis AW biasanya digunakan untuk perpipaan yang membutuhkan aliran bertekanan tinggi. Untuk satu selongsong teat cup dibutuhkan pipa PVC dengan panjang 9 cm. Pemotongan pipa PVC dilakukan dengan menggunakan gergaji tangan. Bagian bekas pemotongan kemudian dihaluskan menggunakan ampelas agar tidak merusak karet liner ketika terpasang. Untuk membuat ruang denyut pada teat cup, maka pipa PVC dihubungkan dengan ploksok (sambungan untuk pipa PVC yang berbeda diameter). Ploksok yang digunakan adalah ukuran 1 ¼ inci ke ¾ inci. Penyambungan dilakukan dengan menggunakan lem pipa, kemudian dilapisi sedikit resin pada celah sambungan agar tidak ada kebocoran udara. Diameter terkecil di bagian dalam ploksok sesuai dengan diameter karet liner pada batas antara bagian tengah karet yang lunak dan bagian bawah karet yang keras untuk penyambungan selang. Kesesuaian tersebut akan menciptakan sebuah ruang udara antara permukaan bagian dalam selongsong dengan permukaan luar karet liner di bagian yang lunak. Ruang udara yang terjadi akan berfungsi sebagai ruang denyut. Untuk menghubungkan ruang denyut dengan pulsator, maka dipasang sebuah dop di bagian samping ploksok. Pemasangan dop dilakukan dengan melubangi ploksok menggunakan mata bor yang sesuai dengan ukuran dop. Celah udara pada sambungan dilapisi karet tipis dan dilem agar tidak ada kebocoran. (a) (b) Keterangan: (a) karet liner (b) selongsong teat cup (c) teat cup yang telah dirangkai (c) Gambar 5.2 Teat cup 30
2. Pulsator Tipe Pegas Pembuatan selongsong katup pegas juga menggunakan bahan ploksok dari plastik keras ukuran 1 ½ inci ke ¾ inci. Bagian ploksok yang memiliki diameter lebih besar kemudian dilubangi dindingnya dengan menggunakan bor tangan sebagai jalur masuk atmosfer. Selanjutnya pegas besi yang telah diselubungi karet dimasukan ke dalam bagian ploksok yang berdiameter lebih besar. Karet selubung pada pegas besi dipastikan dapat menutup celah udara pada bagian ploksok yang berdiameter lebih kecil. Bagian ploksok dengan diameter lebih kecil ini kemudian dihubungkan dengan pipa sambungan T (percabangan dua) berbahan plastik keras juga yang kemudian menghubungkan saluran antara pompa vakum dengan ruang denyut pada teat cup. Bagian atas selongsong katup pegas kemudian dipasang penutup dari bahan plastik keras. Bagian tutup dilubangi untuk jalur penarik pegas besi. Celah udara antara selongsong katup dengan penutup katup kemudian diberi lem resin agar kuat ketika pegas ditarik. Motor penggerak katup pegas kemudian diberi poros engkol dan juga batang penggerak untuk dihubungkan dengan ujung atas penarik pegas. Pengaturan jarak antara batang penggerak dari motor dengan penarik pegas kemudian disesuaikan berdasarkan perhitungan yang telah dibahas pada rancangan fungsional. Sebagai sumber listrik untuk motor penggerak pulsator, digunakan rangkaian elektronik regulator AC-DC yang menggunakan trafo 5 A dan pengatur tegangan output berupa potensiometer. Rangkaian elektronik tersebut diberi housing berupa boks dari bahan pelat besi tipis. Motor penggerak pulsator kemudian dihubungkan dengan regulator AC-DC menggunakan dua utas kabel sesuai kutub positif dan negatif. Kecepatan putar dari motor penggerak ditentukan dari besarnya tegangan regulator AC-DC yang diatur menggunakan potensiometer 3 hingga 12 volt. Gambar 5.3 Pulsator tipe pegas 31
3. Tangki Susu Tangki susu dibuat dari bahan lembaran stainless steel dengan ketebalan 1.8 mm. Pembuatan tangki susu meliputi pembuatan alas, dinding, dan tutup tangki. Alas tangki dibuat berupa lingkaran dengan diameter 36 cm. Untuk pembuatan dinding tangki, dibutuhkan lembaran stainless steel dengan panjang 114 cm dan tinggi 30 cm. Lembaran tersebut kemudian dilengkungkan sesuai bentuk alas tangki. Penyatuan alas dan dinding dilakukan dengan menggunakan las argon. Pada bagian pingir mulut tangki kemudian diberikan rangka dari kawat stainless steel agar tangki tidak mudah berubah bentuk karena tekanan vakum. Pembuatan tutup tangki susu juga kemudian disesuaikan dengan bentuk lingkaran mulut tangki. Tutup tangki kemudian dilubangi menggunakan bor listrik sebagai tempat pemasangan 4 keran dan 1 vacuum gauge. Posisi lubang dibuat simetris dengan pusatnya adalah lubang untuk vacuum gauge. Celah-celah udara yang terjadi akibat pemasangan keran dan vacuum gauge kemudian dilapisi sealant dari bahan silikon. Pinggiran tutup pada bagian bawah yang akan menutup mulut tangki kemudian diberi karet lunak agar ketika ditutup tidak terjadi kebocoran udara. Untuk mengunci posisi tutup tangki terhadap mulut tangki digunakan 4 buah baut baja. Pada awalnya pengunci yang digunakan adalah pengunci jenis engsel dari plastik keras, namun ternyata tidak cukup kuat ketika tangki susu diberi tekanan vakum. Gambar 5.4 Tangki susu 4. Pompa Vakum Pompa vakum yang digunakan adalah jenis rotary vane yang menggunakan tenaga listrik dengan daya 250 watt. Jenis pompa ini banyak dijual di toko alat-alat teknik sehingga mudah didapatkan. Ukuran pompa vakum tidak terlalu besar dan cara penggunaannya juga cukup praktis. Saluran inlet dari pompa vakum yang sudah ada kemudian dilengkapi dengan pipa T (percabangan dua) dari bahan besi (pipa ledeng). Pipa T dibuat dengan menggunakan 2 buah pipa. Sebelumnya ujung-ujung mulut pipa yang akan dihubungkan dengan inlet vakum dan keran terlebih dahulu dilakukan pembuatan ulir menggunakan mesin bubut. Salah satu pipa kemudian dilubangi bagian 32
tengah dindingnya sesuai dengan ukuran mulut pipa yang satunya lagi kemudian disambung menggunakan las listrik. Gambar 5.5 Pompa vakum 5. Selang Aliran Susu dan Selang Udara Selang yang digunakan sebagai aliran susu dan udara menggunakan jenis selang yang mudah didapatkan di toko bahan bangunan. Untuk satu selang aliran susu dari teat cup ke keran pada tangki susu dibutuhkan selang sepanjang 1 meter. Selang aliran susu yang berukuran 5 / 8 inci mudah untuk disambungkan pada keran ½ inci namun perlu dikencangkan menggunakan klem pengunci dari bahan stainless steel. Sementara itu diameter dari bagian bawah karet liner pada teat cup adalah sama dengan diameter selang aliran susu sehingga membutuhkan penyambungan dengan sepotong kecil selang lain yang berdiameter sedikit lebih besar. Sementara itu untuk penggunaan selang udara, digunakan selang sepanjang 2 meter untuk satu aliran dari ruang denyut teat cup ke pulsator. Selang yang digunakan untuk aliran udara berukuran ¼ inci. Gambar 5.6 Selang aliran susu dan selang udara 33
6. Rangka Rangka dibuat dari besi siku 3 cm x 3 cm dengan tebal 2 mm. Total panjang besi siku yang diperlukan dalam pembuatan rangka tidak lebih dari 6 meter. Bagian alas rangka dibuat dengan ukuran 40 cm pada bagian samping dan 50 cm pada bagian muka. Ketinggian rangka tanpa roda adalah 70 cm. Penyambungan besi siku dilakukan dengan menggunakan las listrik. Pada rangka dibuat dudukan untuk pompa vakum dari besi balok berongga berpenampang 12 mm x 12 mm. dimensi dudukan pompa dibuat dengan ukuran bagian dalam dudukan 22 cm x 12 cm. Untuk dudukan pulsator tipe pegas, dibuat tiang vertikal dengan tinggi 45 cm. Tiang ini berfungsi untuk menopang selongsong katup pegas dan motor penggerak pulsator. Agar selongsong katup pegas dan motor penggerak lebih stabil ketika bekerja maka dibuat semacam clamp untuk mencengkeram selongsong katup pegas dan motor penggerak pulsator. Clamp dibuat dari pelat besi yang dilengkungkan. Di bagian atas dudukan motor penggerak pulsator dibuat dudukan untuk boks regulator AC-DC. Untuk bagian handle, digunakan pipa stainless steel berdiameter 3 cm. Handle dipasang melintang pada bagian atas diantara 2 tiang utama besi siku. Pemasangan roda troli ukuran 4 inci kemudian dilakukan pada keempat sudut alas rangka. Dua roda bagian belakang dipasang agar dapat berbelok, sedangkan dua roda lainnya pada bagian depan tidak dapat berbelok. Setelah rangka selesai dibuat, agar besi siku tidak mudah berkarat maka dilakukan pengecatan dengan menggunakan cat semprot akrilik. Gambar 5.7 Rangka B. PENGUJIAN ALAT 1. Uji Fungsional Uji fungsional dilakukan setelah alat selesai dirakit. Yang pertama diuji adalah fungsi tangki susu sebagai reservoir vakum. Tangki susu diberi tekanan vakum hingga angka pada vacuum gauge menunjukkan 30 cmhg kemudian sistem vakum ditutup menggunakan keran. Hal ini dilakukan untuk melihat ada atau tidaknya kebocoran pada tangki susu. Kebocoran dapat terlihat apabila ternyata setelah sistem vakum ditutup oleh keran, angka pada vacuum gauge tiba-tiba turun. Hasil pengujian 34
fungsi pada tangki susu menunjukkan jika tangki susu dapat bekerja sebagai reservoir vakum, tekanan vakum dalam tangki dapat disimpan dengan baik. Pengujian selanjutnya adalah pergerakan katup pegas pada pulsator. Pengujian dilakukan dengan mengukur interval buka-tutup katup pegas dan jumlah siklus pergerakkan dalam satu menit. Jumlah siklus dapat dilihat dari jumlah putaran motor penggerak pulsator. Kecepatan putar kemudian diatur menggunakan potensiometer pada regulator AC-DC hingga motor penggerak berputar dengan kecepatan 60 rpm. Dari hasil pengukuran terlihat katup pegas dapat menutup lebih lama dibandingkan ketika membuka. Selanjutnya dilakukan pengujian terhadap sambungan-sambungan selang untuk memeriksa ada tidaknya kebocoran. Setelah itu salah satu teat cup diuji dengan menghubungkannya pada salah satu keran pada tangki susu. Ketika keran tersebut dibuka, karet liner pada teat cup dapat menutup dan menempel karena mendapat tekanan vakum. Kemudian ketika pulsator dijalankan, karet liner dapat berdenyut sesuai interval pergerakan katup pegas. 2. Uji Kerja Uji kerja alat dilakukan di kandang sapi perah milik peternak anggota Koperasi Laras Ati, Kabupaten Kuningan. Sapi yang digunakan adalah sapi perah yang dapat menghasilkan susu 12 sampai 16 liter setiap hari dalam 2 periode pemerahan yaitu pagi dan petang. Pengujian alat pemerah susu dilakukan pada petang hari dengan melibatkan pegawai setempat yang biasa melakukan pemerahan manual. Pada saat pengujian, alat dioperasikan dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Semua bagian alat yang akan berhubungan langsung dengan aliran susu sapi dipastikan dalam keadaan higienis dengan mencuci menggunakan air panas dan larutan anti bakteri kemudian dikeringkan. Pompa vakum juga dipastikan dalam kondisi yang baik dengan memeriksa keadaan oli dan menjalankannya beberapa saat. b. Pengunci pada tutup tangki susu dipastikan serapat mungkin agar kondisi vakum di dalam tangki tidak bocor, begitu pula pada sambungan-sambungan selang baik selang untuk ruang denyut maupun aliran susu dipastikan tidak ada kebocoran. c. Pompa vakum dihubungkan terlebih dahulu hanya pada tangki susu dengan cara membuka keran pada pompa vakum yang menuju tangki susu dan menutup keran yang menuju pulsator. Pompa vakum dijalankan hingga tekanan vakum di dalam tangki susu mencapai 40 kpa. Tekanan vakum pada tangki susu disesuaikan agar nantinya teat cup tidak terjatuh dari puting sapi namun tidak terlalu keras agar tidak membuat cidera puting sapi. d. Setelah tekanan vakum pada tangki susu sesuai dengan yang diinginkan, keran yang menuju tangki susu ditutup dan keran yang menuju pulsator dibuka. Kemudian pulsator dijalankan. e. Keran pada tangki susu yang menuju teat cup dibuka setelah memastikan posisi teat cup dengan benar pada puting sapi. f. Selama proses pemerahan berlangsung, besarnya tekanan vakum yang ditunjukkan oleh vacuum gauge harus selalu diperhatikan. Apabila tekanan vakum sudah terlalu lemah maka 35
keran pada pompa vakum yang menuju pulsator ditutup terlebih dahulu dan keran yang menuju tangki susu dibuka hingga tekanan vakum pada tangki susu sesuai kembali. Setelah tekanan vakum pada tangki susu sesuai, keran pada pompa vakum dikondisikan lagi seperti keadaan sebelumnya. g. Setelah proses pemerahan selesai, keran pada pompa vakum baik yang menuju tangki susu maupun pulsator dibuka kemudian pulsator dihentikan dalam kondisi terhubung dengan atmosfer. Hal ini dilakukan agar teat cup dapat terlepas dengan sendirinya dari puting sapi (tidak dicabut paksa). Gambar 5.7 Pengujian alat Berdasarkan hasil yang didapat dari uji kerja alat, teat cup dapat menempel dengan baik pada puting sapi namun ternyata susu sapi tidak dapat terhisap keluar. Denyut yang terjadi pada karet liner tidak cukup kuat untuk membuka secara penuh karet liner pada teat cup sehingga pada fase istirahat susu sapi tidak dapat mengalir keluar ke selang aliran susu. Interval denyut yang sangat cepat tidak dapat mengimbangi tekanan vakum yang seharusnya terjadi pada ruang denyut teat cup. Hal ini mengakibatkan ketika fase istirahat pada teat cup, tekanan vakum pada ruang denyut belum cukup besar untuk mengimbangi tekanan vakum pada saluran susu sapi. Laju aliran vakum yang dihasilkan oleh pompa vakum adalah 4 CFM atau sekitar 1888 cc dalam tiap detik. Volume ruang denyut pada satu teat cup adalah sekitar 110 cc dan volume selang udara dari satu ruang denyut ke pulsator adalah sekitar 70 cc. Ditambah dengan volume selang yang menghubungkan pulsator dengan pompa vakum adalah sebesar 60 cc. Jadi total untuk volume udara pada keempat ruang denyut dan keempat selang udara adalah sekitar 780 cc. Sementara itu, total waktu selama satu kali fase pemijatan pada ruang denyut adalah sangat singkat yaitu 5 / 7 detik, dan ruang denyut seharusnya sudah dalam keadaan tekanan vakum yang cukup sebelum waktu satu fase pemijatan selesai yaitu di bawah 5 / 7 detik. Tekanan vakum pada ruang denyut ketika fase pemijatan seharusnya lebih besar daripada tekanan vakum pada saluran susu sapi yaitu 40 kpa. Untuk mencapai tekanan vakum tersebut setidaknya 50 % dari total volume udara harus dipindahkan dari semua ruang denyut dan selang udara dalam waktu jauh di bawah 5 / 7 detik agar karet liner dapat membuka 36
sempurna ketika fase istirahat. Untuk laju aliran vakum 4 CFM maka untuk waktu 5 / 7 detik volume udara yang dapat dipindahkan adalah sekitar 1348 cc. Untuk memindahkan 50 % volume dari total keempat ruang denyut dan selang udara yaitu 390 cc waktu yang dibutuhkan adalah sekitar 1 / 5 detik. Laju aliran tersebut secara perhitungan seharusnya cukup untuk membuka sempurna karet liner dalam waktu sangat singkat di bawah 5 / 7 detik. Namun pada kenyataannya berdasarkan hasil uji kerja alat, susu sapi tidak dapat terhisap keluar karena karet liner tidak dapat membuka sempurna selama fase istirahat. Hal tersebut kemungkinan disebabkan oleh kurang efisiennya laju aliran pompa jika dihadapkan dengan waktu yang sangat singkat. Ketika fase istirahat pada teat cup, pulsator baru mulai terhubung dengan vakum sehingga kecepatan aliran vakum dari pompa belum cukup kuat untuk mengkondisikan vakum pada ruang denyut teat cup dalam waktu 5 / 7 detik karena pada fase pemijatan sebelumnya telah terhubung dengan atmosfer sehingga kecepatan aliran vakum menjadi nol untuk sesaat. Agar pengkondisian vakum pada ruang denyut ketika fase istirahat lebih efisien, maka sebaiknya perlu ditambahkan sebuah akumulator vakum yang dipasang pada sistem vakum. Akumulator tersebut berfungsi untuk menyediakan tekanan vakum dalam waktu yang sangat singkat ketika fase istirahat. Akumulator juga dapat dihubungkan dengan tangki susu karena sebenarnya jika proses pemerahan berlangsung, tekanan vakum di dalam tangki susu akan berkurang seiring masuknya aliran susu ke dalam tangki. Pengkondisian ulang tekanan vakum pada tangki susu oleh akumulator dilakukan ketika tekanan vakum di dalam tangki susu sudah tidak cukup lagi untuk membuat teat cup tetap mencengkeram puting sapi, dan harus dapat berhenti secara otomatis ketika tekanan vakum tangki susu sudah mencapai batas maksimal yang sesuai untuk puting sapi. Gambar 5.8 Penggunaan akumulator pada sistem vakum 37
Kemudian juga agar liner teat cup dapat lebih mudah membuka ketika fase istirahat, maka perlu dilakukan penyempurnaan pada celah udara selongsong teat cup yang menuju ruang denyut. Celah udara yang telah dirancang ternyata terlalu rendah jika dibandingkan profil karet liner bagian tengah yang berfungsi membuka dan menutup aliran susu. Seharusnya ketinggian celah udara adalah sejajar dengan posisi ujung puting sapi ketika masuk ke dalam karet liner, sehingga bagian karet liner yang membuka pertama kali ketika fase istirahat adalah tepat di bawah puting sapi. Agar pengamatan gerak denyut pada karet liner dapat teramati dengan jelas, maka selongsong dapat dibuat menggunakan bahan pipa transparan. Ukuran puting sapi yang berbeda-beda juga perlu diatasi dengan menyediakan profil karet liner yang sesuai. Gambar 5.9 Perbandingan ketinggian celah udara pada ruang denyut teat cup Rancangan tangki susu juga perlu disempurnakan agar lebih mudah dipindahkan. Tangki susu yang dibuat terpisah dari rangka tadinya dimaksudkan agar ketinggian tangki susu lebih rendah dari ujung puting sapi sehingga aliran susu dapat terbantu oleh gravitasi. Selain itu, tangki susu yang dibuat terpisah dari rangka juga dimaksudkan agar pemindahan alat tidak terkendala oleh dimensi rangka yang terlalu panjang mengingat kondisi kandang sapi perah peternak lokal masih tergolong sempit. Alasan-alasan tersebut menyebabkan usaha untuk memindahkan keseluruhan alat membutuhkan kerja yang lebih berat karena alat tidak dibuat secara ringkas. Penempatan tangki susu pada rangka dapat dilakukan di depan posisi dudukan pompa vakum. Hal tersebut akan membuat keseluruhan rangka menjadi lebih panjang jika menggunakan rancangan tangki susu yang telah dibuat. Rancangan tangki susu dapat disempurnakan dengan mengubah dimensinya agar lebih ringkas. Tangki susu tidak perlu dibuat dengan ketinggian rendah karena ternyata susu sebenarnya dapat mengalir menuju tangki tanpa dibantu oleh gravitasi. 38
Gambar 5.10 Rancangan tangki susu yang menyatu pada rangka 39