firman jurnal.pdf

5/24/2018 FIRMAN JURNAL.pdf

1/6

Jurnal Rekayasa Mesin Vol.1, No. 2 Tahun 2010 : 41-46 ISSN 0216-468X

41

RANCANG BANGUN PERAJANG UBI KAYU PISAU HORIZONTAL

Musthofa Lutfi, Sigit Setiawan, Wahyunanto A.NugrohoTeknik Pertanian, Universitas Brawijaya

Jl. Veteran Malang 65145Telp. (0341) 571708 ; Fax. (0341) - 568415

E-mail : [email protected]

AbstractCassava is an important source of food calories as well as source of other products in

Indonesia. Utilization and processing potential of cassava are widely diverse. One ofprocessed commodity of cassava is crispy chips. In crispy chips production, there need anefficiently and a good copper. The aim of this research is to design a cassava chopper poweredby electrical motor and equipped with horizontal blade. Furthermore, this study aimed to identifythe performance of designed chopper. The result of the design step is a chopper that has wellfunctionally. The designed chopper has four parts; frame, transmission, hopper and cutterblade. It is powered by 0,25 kW electric motor and equipped with rotation speed control. In thedesign of the chopper with a horizontal blade, the cutting blades are not spinning stationary butchanged into backward and forward movement. The highest specific energy as a result ofperformance identification is 42.50 Joules / kg. The highest working capacity is 62.550 kg / hoccurs in motor rotation of 170 rpm.

Keywords : Design, Chopper, horizontal blade, cassava, crispy chips.

PENDAHULUAN

Ubi kayu (Manihot esculenta)menghasilkan umbi yang digunakan sebagaisumber karbohidrat oleh banyak penduduk didaerah-daerah tropika. Tanaman iniberkemampuan memberi hasil yang tinggiwalaupun tanah tempat pertumbuhannyakurang subur dan bercurah hujan rendah.Itulah mengapa tingkat konsumsi di pedesaan

jawa mencapai 25 kg per kapita [1] karenakemudahan budidayanya [2] sehinggaharganya murah. Karena kontribusinya yangbesar terhadap PDB [3] dan fleksibilitasnya

sebagai bahan pangan maupun bahanindustri, komoditas ini perlu mendapatperhatian lebih. Ubi kayu segar maupunkering dapat dikonversi menjadi tepungtapioka/ kanji, sehingga nilai ekonominyameningkat [4]. Tepung kanji selanjutnya dapatdiolah menjadi berbagai produk baik pangandan industri non-pangan [5].

Salah satu produk olahan singkongyang secara luas diproduksi dan dikonsumsimasyarakat adalah kripik singkong. Keripiksingkong terbuat dari singkong yang diiris

sangat tipis dan digoreng menggunakan

minyak. Ubi kayu dicuci secara bersih,kemudian dipotong setipis mungkin. Hasilirisan kemudian dumasukkan kedalamlarutan sodium klorida atau sodium bisulfitselama 5 sampai 10 menit, kemudianditiriskan, dicuci dengan air dan dikeringkankembali. Sama dengan keripik kentang,keripik singkong memiliki tekstur yangrenyah tetapi tidak lembek seperti keripikkentang serta lebih krispi [6]. Tahapanpenting dalam proses produksi kripiksingkong adalah perajangan singkongmenjadi potongan tipis, sebelum

penggorengan.Usaha pengolahan ubi kayu menjadikeripik yang sudah berkembang masihbanyak menggunakan tenaga manusiakhususnya pada proses perajangan.Penggunaan tenaga manusia ini memilikibeberapa kekurangan diantaranya hasilpotongan tidak seragam, kapasitas kecil danmembutuhkan waktu yang lama. Padaindustri skala kecil dan menengah telahdikembangkan alat perajang singkong inidalam berbagai bentuk dan kapasitas. Alat


2/6


42

perajang yang ada umumnya memiliki pisaupemotong vertikal dengan sumber tenagayang berasal dari manusia yaitu kayuhantangan. Perajang singkong dengan pisauvertikal bertenaga manusia telahdikembangkan [7]. Sementara itu [8]mengembangkan alat yang sama namunmenggunakan motor.

Untuk tujuan meningkatkan efisiensi danefektivitas perajangan singkong sebagaibahan keripik maka dilakukan penelitianperancangan mesin perajang dengan pisauhorisontal. Pisau yang umumnya berputarstasioner pada arah vertikal dimodifikasimenjadi bergerak maju mundur arah

horisontal. Mesin ini dikembangkan di JurusanKeteknikan Pertanian, Universitas Brawijayaditujukan terutama untuk UKM skala kecilyang tersebar di masyarakat.

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian dilakukan di LaboratoriumMekatronik Alat Mesin Pertanian, JurusanKeteknikan Pertanian, Fakultas TeknologiPertanian Unversitas Brawijaya Malang. Alatdan bahan penelitian adalah; programAutoCad 2004, satu set kunci pas, mesin

bubut, mesin las listrik, mesin gerinda,mesin bor, roll siku, palu, las asitilen,meteran, gergaji potong, gunting pelat,timbangan, stopwatch, tachometer, mur, baut,motor listrik, besi pelat, pulley, V-belt, besisiku, kayu, besi poros dan ubi kayu.

Pada identifikasi karakteristik dilakukanpengukuran parameter yang meliputi;kecepatan putaran puli, waktu perajangan,dan kualitas potongan yang dibagi menjadi 4kelas. Enam level kecepatan putar dicobakanuntuk mengidentifikasi kapasitas mesin yaitu;70 rpm, 90 rpm, 110, rpm, 130 rpm, 150 rpm

dan 170 rpm.

HASIL DAN PEMBAHASANDeskripsi Perancangan

Mesin perajang yang dirancang dandikonstruksikan dalam penelitian inimempunyai beberapa bagian utama yangmendukung operasional kerjanya, antara lainmotor penggerak, sistem rangka (frame),sistem transmisi, hoper dan pisau pemotong.Pada proses pembuatannya ada beberapa

bagian yang mengalami perubahan darirancangan awal seperti perubahan padabahan untuk meletakkan pisau pemotongyang semula direncanakan menggunakankayu, pada akhirnya dirubah menggunakanpelat besi dengan ukuran yang telahdisesuaikan. Hasil rancangan secaralengkap ditampilkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Perajang Ubi Kayu PisauHorizontal

Motor PenggerakRancangan perajang ini menggunakan

motor listrik tiga fasa dengan merekSIEMENS seri VDE 0530 sebagai tenagapenggerak. Motor memiliki daya sebesar0,25 KW dengan putaran motor 1325 rpmdan terdapat pengatur kecepatan. Dalam ujicoba, motor penggerak mampu berfungsidengan baik dalam berbagai variasikecepatan dan tidak ada kendalafungsional.

KerangkaKerangka berfungsi untuk menopang

seluruh komponen alat perajang. Kerangka

ini terbuat dari besi siku 3x3 denganketebalan 3 mm. Pemilihan besi sikudengan ukuran tersebut karena alasanteknis harus dapat menopang sistempenggerak (motor listrik) dan sistemtransmisi (pulley) serta alasan ketersediaandi pasaran. Pembuatan kerangka ini tidakmengalami perubahan dan perbaikanbentuk dari perencanaan awal, dan secarafungsional desain kerangka berfungsi baikdan kokoh [9].


3/6


43

Gambar 2. Rancangan Kerangka

Gambar 3. Kerangka Jadi

Sistem TransmisiSistem transmisi yang digunakan pada

alat perajang ini adalah sistem transmisisabuk dan puli. Puli yang digunakan memilikidiameter 5 inchidan sabuk V yang digunakanyaitu sabuk V dengan seri A53. Hasilpengamatan dapat diketahui bahwa sistemtransmisi dapat bekerja dengan baik tanpaada kendala.

Gambar 4. Sistem Transmisi Alat Perajang

Berdasarkan hasil perhitungan danrancangan alat seharusnya alat perajangtersebut dapat bekerja baik pada putarantinggi, tetapi dari pengamatan diketahuibahwa alat mengalami goncangan jikabekerja pada putaran diatas 100 rpm.Untuk mengurangi goncangan yang terjadisebaiknya alat perajang ditanam dilantaidan bahan penyangganya diganti denganbesi yang lebih tebal.

Pisau PemotongPisau pemotong berfungsi untuk

memotong ubi kayu menjadi bentuk bulat(chip). Pisau pemotong ini terbuat dari

bahan baja yang diasah sehingga salah satusisinya tajam. Penyangga dari pisaupemotong ini mengalami perubahan, yangsemula direncanakan menggunakan kayudengan penyangga dari bearing sepeda,diganti dengan menggunakan penyanggadari pelat besi dengan ketebalan 2 cm danmenggunakan rel dari besi poros sebagailintasan. Perubahan ini dikarenakan kurangkuatnya penahan pisau sehingga digantimenggunakan pelat besi tebal.

Gambar 5. Lintasan (Rel) Pisau Pemotong

Berdasarkan pengamatan penggunaanpelat besi sebagai penyangga pisauternyata dapat bekerja dengan baikmenahan pisau pemotong, selain itupenggunaan besi poros sebagai rel ternyatamemiliki keunggulan yaitu lintasan pisaubisa berjalan lurus, tidak bergetar dan suaradari gerakan pisau menjadi lebih halus.Kendala yang dihadapi pada saatpembuatan pisau ini adalah penentuanposisi peletakan pisau, hal ini disebabkankarena pisau yang dipasang harus dapat


4/6


44

melewati lubang hoper secara keseluruhan,sehingga penentuan kedudukan pisau inimembutuhkan ketelitian lebih besar danwaktu yang lebih lama. Kendala lain yangdihadapi adalah pada proses pengasahanpisau yang membutuhkan waktu yang lamaserta pengaturan jarak jangkauan dari pisau.

Karakteristik Alat PerajangPada Tabel 1 ditampilkan hasil dari

perajangan ini dibagi menjadi beberapakategori (grade) yaitu grade A, B, C, dan D.Pada pengujian ini ketebalan yang telahditentukan yaitu setebal 1,5 mm. Pisaupemotong dapat berfungsi dengan baik dalam

memotong singkong menjadi bulat atauberbentuk bulat pipih. Chopper hasilrancangan cukup nyaman dan amandioperasikan (Gambar 5), bahkan olehoperator perempuan.

Pada waktu mesin dioperaikangoncangan yang dihasilkan tidak terlalu besaruntuk kecepatan dibawah 100 rpm,sedangkan untuk kecepatan diatas 100 rpmalat sudah mulai bergoncang. Goncangantertinggi yaitu pada 170 rpm, pada putarantersebut goncangan yang dihasilkan sangatbesar bahkan alat cenderung berpindah posisi

atau bergeser. Selain goncangan yang timbul,gesekan pada rel pisau pemotong jugamenimbulkan panas. Panas diakibatkan olehterjadinya gesekan antara pelat penahanpisau pemotong dan rel atau lintasan.

Gambar 6. Pengoperasian Chopper

Dengan standart bahan yang dipakaisebesar 1 kilogram, parameter yang diamatiadalah lamanya waktu selama prosesperajangan, karena daya pada motor sudah

diketahui dari spesifikasi motor listrik (0,25kW). Kebutuhan energi berbanding lurusdengan lamanya waktu perajangan.Kebutuhan energi spesifik pada putaran 70,90, 110, 130, 150, dan 170 rpm berturutturut adalah sebesar 42,50 Joule, 32,00Joule, 21,50 Joule, 11,25 Joule, 7,25 Jouledan 4,00 Joule.

Pada tabel 1 ditampilkan hasilperajangan pada 6 level putaran. Padaputaran rendah diperoleh hasil irisan utuhatau grade A yang lebih tinggi dibandingpada putaran tinggi. Hal ini dikarenakanpada putaran rendah dibawah 100 rpm, alatperajang tidak mengalami goncangan yang

berarti bahkan cenderung memiliki getaranyang halus, sehingga pada saatmemasukkan bahan berupa ubi kayu bisastabil.

Tabel 1. Hasil Perajangan

Pada putaran diatas 100 rpm, alatperajang mengalami goncangan yang cukupbesar sehingga masuknya bahan kurangstabil dan cepatnya gerakan pisaumenyebabkan pemotongan yang kurangsempurna. Ditambah lagi, putaran yang

tinggi memberikan efek pukulan terhadapsingkong segar dimana kadar airnya masihtinggi sehingga merusak singkongmeningkatkan persentase serpihan rusak.

PutaranPulley(rpm)

Grade (Kg)

A B C D

70 0,86 0,05 0,02 -

90 0,86 0,05 0,02 -

110 0,53 0,25 0,1 0,05

130 0,31 0,23 0,16 0,23

150 0,28 0.12 0,26 0,24

170 0,25 0.07 0.28 0,30


5/6


45

Tabel 2. Kapasitas Perajangan

PutaranPulley(rpm)

Waktuproses (jam)

Kapasitas Kerja(Kg/jam)

70 0,17 5,882

90 0,128 7,813

110 0,086 11,628

130 0,045 22,222

150 0,029 34,483

170 0,016 62,500

Kapasitas kerja terkecil perajangandidapat pada putaran puli 70 rpm yaitu

sebesar 5,882 Kg/jam dengan waktu 0,17jam. Sedangkan kapasitas kerja terbesardiperoleh pada putaran puli 170 rpm yaitu62,500 Kg/jam dengan waktu 0,016 jam.Besarnya putaran puli sebanding dengankapasitas kerja yang dihasilkan, sertaberbanding terbalik dengan waktuperajangan. Hal ini dikarenakan semakinbesar putaran puli maka waktu perajangansemakin kecil sehingga kemampuan alatdalam merajang ubi kayu semakin besar.Kapasitas ini jauh dibawah kapasitas perajangsingkong di Africa yang mencapai 1000Kg/jam dan dioperasikan pada putaran 250rpm, dengan kualitas hasil yang baik [10].Perbedaan yang menyolok ini diduga akibatdari putaran pisau dan jumlah pisau yanglebih banyak. Dengan demikian selain jumlahpemotongan per putaran lebih tinggi, jumlahbahan terpotong per satuan waktu juga lebihtinggi. Namun demikian, mesin hasilrancangan dalam penelitian ini justru memilikikeunggulan karena untuk tujuan pembuatankripik skala UKM, diperlukan hasil perajanganyang sangat baik dengan kapasitas yang tidakbesar.

KESIMPULAN

Perajang ubi kayu pisau horizontalberpenggerak motor listrik berhasildikonstruksi dan berfungsi baik serta dapatdioperasikan dengan nyaman.

Identifikasi karakteristik perajangtersebut adalah; efisiensi perajangan antara90% sampai 93% pada kondisi operasi 70rpm sampai 170 rpm, kebutuhan energi

spesifik tertinggi yaitu 42,50 Joule/kg,kapasitas kerja tertinggi yaitu 62,550 Kg/jamdan persentase irisan singkong utuhsemakin menurun dengan semakinmeningkatnya putaran pengoperasian.

DAFTAR PUSTAKA

.[1] Brotonegoro, Soetarjo dkk., 1986.,

Palawija Food Crops Other Than Rice inEast Java Agriculture., MalangResearch Institute For Food Crops(MARIF)., Malang.

[2] Kartasapoetra, 1989, TeknologiPenanganan Pasca Panen., Rineka

Cipta, Jakarta[3] Askin, Andi, Valerian Darwis dan C.Muslim, 2009., Analisa Usaha Tani danPemasaran Ubi Kayu Serta TeknologiPengolahan Tapioka di Kabupaten PatiJawa Tengah. Seminar NasionalPeningkatan Daya Saing AgribisnisBerorientasi Kesejahteraan Petani,Bogor 14 Oktober 2009. Pusat AnalisisSosial Ekonomi dan KebijakanPertanian. Badan Penelitian danPengembangan Pertanian, DepartemenPertanian

[4] Rakshit, Sudip Kumar dan SolomonAbera.,2004, Effect of Dry CassavaChip Storage on Tield dan FunctionalProperties of Extracted Starch. ,Starch56 (2004) : 232 240. ProcessingTechnology Program, SERD, AsiaInstitute of Technology (AIT) KlongLuang Pathurnthani,Thailand.

[5] Murtini, E. Sofia, 2007, TeknologiPengolahan Umbi-Umbian danSerealia. Fakultas Teknologi PertanianUniversitas Brawijaya, Malang.

[6] Premkumar, T., G. Padmaja, S.N.

Morthy. 2001. New Cassava Productsof Future Potential in India., In : R.H.Howler and S.L. Tans (Eds.), CassavasPottential in Asia in the 21

stCentury :

Present Situation and Future Researchand Development Needs. Proc 6

th

Regional Workshop, held in Ho Chi MinhCity, Vietnam, February 21-25, pp. 564-577.


6/6


46

[7] Dimyati, Ahmad dan Ibrahim Manwan,1992.,Casava and Sweet Potato.Central Research Institute for FoodCrops., Bogor.

[8] Horton, Douglas, 1998., UndergroundCrops. Winrock International Institute forAgricultural Development.,USA.

[9] Sularso dan Suga Kiyokatsu,1997, DasarPerencanaan dan Pemilihan ElemenMesin, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

[10]Jeon, Y.W. dan Alos H.S, 2002,Technical Performance of a Root CropChipping Machine In : Ofori F. AndHahn S.K. (eds.). Tropical Root Crops ina Developing Country. Proceeding of theNinth Symposium of the InternationalSociety for Tropical Root Crops, 20-26October 2002. Accra, Ghana, pp. 94-100.

firman jurnal.pdf

Documents