Pemakaian mesin produksi menjadi sangat penting ketika kebutuhan akan produk semakin banyak dan kompleks. Untuk memperoleh kebutuhan produk, maka perlu penyesuaian antara mesin produksi dan komponen-komponen penyusunnya. Ini diharapkan untuk memberi efektifitas dan efisiensi mesin tersebut.
Pemilihan bahan dan spesifikasinya akan mempengaruhi kinerja dari alat yang dirancang. Bahan-bahan teknik yang dipilih harus memenuhi persyaratan yang diinginkan yaitu kokoh dan mampu mendukung kinerja mesin, dan juga mudah diperoleh sebagai upaya berkesinambungannya bahan baku apabila ada usaha untuk memproduksi mesin dalam jumlah besar. Pemilihan bahan yang murah dan berkualitas juga sangat mempengaruhi biaya produksi mesin.
Pertimbangan ini diambil sebagai upaya untuk memberi unjuk kerja yang baik terhadap mesin produksi. Alat pemotong kentang bentuk french fries adalah salah satu mesin produksi yang dirancang untuk memenuhi kebutuhan akan kentang potong khususnya dalam negeri. Mengingat semakin banyaknya usaha yang bergerak dibidang kentang goreng ala Perancis ini.
Alat pemotong kentang dengan desain pisau pemotong dan penambahan
hopper yang telah di teliti ternyata memberi unjuk kerja yang berbeda dari alat sebelumnya.
Dengan mempertajam pisau dan memperpendek lebar pisau diharapkan kentang tidak mengalami kemacetan di mata pisau akibat pelebaran luasan kentang yang kontak langsung dengan ruang mata pisau. Ini juga di rencanakan agar kentang lancar keluar dari mata pisau dan tidak menyebabkan slip pada piston pendorong. Kekuatan pisau terhadap kentang dan gaya-gaya yang bekerja pada pisau juga mempengaruhi kinerja mesin.
Bahan Pisau Pemotong yang digunakan adalah Stainless steel austenitic, di mana modulus elastisitas = 193 GPa, dan yield strength = 207 MPa (Lampiran 9). Perbandingan harga tegangan gesernya ditunjukkan pada pengamatan berikut: Bahan pisau dengan gaya pemotongan
yield strength gaya pemotongan σ = 0,235 Kg/cm2 (Lampiran 10) [ 1 Kg/cm2 = 98,066 KPa]
σ = 0,235 Kg / cm2 . 98,066 KPa σ = 23,05 KPa
Bahan pisau dengan Kekuatan kentang
yield strength kentang σ = 1,46 Kg/cm2 (Lampiran 5) σ = 1,46 Kg/cm2 . 98,066 KPa
σ = 143,18 KPa
Dengan membandingkan yield strength kentang sebesar 143,18 KPa, dan
yield strength gaya pemotongan sebesar 23,05 KPa terhadap kekuatan bahan pisau yang memiliki tegangan geser sebesar 207 MPa (Lampiran 9), didapat kesimpulan bahwa bahan pisau mampu memotong kentang dan layak digunakan.
Gaya yang Dibutuhkan untuk Memotong Kentang
Untuk mendapatkan gaya yang dibutuhkan untuk memotong kentang maka dilakukan percobaan dimana prosedurnya ialah dengan meletakkan pisau potong dalam bentuk kotak-kotak diatas kentang yang sudah terkupas dengan ukuran yang tertentu, kemudian meletakkan beban diatas pisau tersebut sehingga kentang terpotong. Dari hasil perhitungan diperoleh gaya yang dibutuhkan untuk memotong kentang dalam bentuk balok persegi dengan penampang 7 x 7 mm adalah 29,02 Kg (Lampiran 10).
Sistem Transmisi Daya
Sistem transmisi daya yang digunakan adalah sabuk-V tipe A-49 (Lampiran ). Alasan menggunakan sabuk-V karena mudah penggunaannya dan harganyapun relatif murah, selain itu tidak menimbulkan kebisingan pada alat. Dari hasil perhitungan diperoleh daya yang dapat ditransmisikan oleh sistem sabuk-V sebesar 1,73 HP (Lampiran 12). Ini berarti sabuk mampu meneruskan daya sampai batas 1,73 HP. Artinya penggunaan daya motor listrik 0,5 HP (Lampiran 4) masih aman digunakan untuk memotong kentang.
Daya yang Digunakan untuk Memotong Kentang
Untuk menghitung daya yang digunakan untuk memotong kentang, data yang penting adalah data gaya pemotongan kentang. Piston yang mendorong kentang ke mata pisau digerakkan oleh dua puli yang dihubungkan dengan sabuk.
Momen kopel yang bekerja pada bahan akan dipengaruhi oleh besarnya gaya pemotongan dan kecepatan sudut putaran puli. Dari hasil perhitungan diperoleh daya untuk memotong kentang sebesar 0,046 HP (Lampiran 13). Ini berarti daya yang dibutuhkan untuk mendorong kentang ke mata pisau agar terpotong sebesar 0,046 HP. Apabila dibandingkan dengan penggunaan motor listrik sebesar 0,5 HP, maka alat pemotong kentang bentuk french fries ini mampu memotong kentang dan daya sebesar 0,5 HP aman digunakan untuk memotong kentang.
Hopper yang dirancang menggunakan prinsip penahanan kentang yang jatuh kedalam ruang pemotong yang dihubungkan dengan klep maju mundur akibat gerakan yang sama oleh piston. Secara teknis penggunaan hopper tidak efisien, karena masih ada campur tangan operator untuk memasukkan kentang kedalam ruang pemotongan secara horizontal. Artinya kentang yang dimasukkan ke hopper diatur sedemikian rupa agar kentang jatuh secara horizontal. Masalah lain yang sering timbul dari hopper adalah adanya kentang yang terjepit di klep sehingga tidak jatuh ke ruang pemotongan, ada juga kentang yang jatuh tidak horizontal, dan kemungkinan berdiri sehingga tidak semua bagian yang terpotong di mata pisau. Kejadian ini didukung oleh diameter piston yang dirancang tidak bulat sempurna.
Piston yang tidak bulat sempurna pada kenyataannya dibuat untuk mencegah kentang pecah. Tinggi kentang secara horizontal rata-rata adalah 6 cm, sehingga apabila tersusun 5 kentang di hopper yang langsung berhubungan dengan ruang pemotongan berdiameter 8 cm, maka kentang berikutnya akan pecah setinggi 2 cm apabila piston bulat penuh.
Untuk mengatasi masalah ini, maka dalam pemilihan bahan harus dicari yang mempunyai keseragaman, baik bentuk, berat, dan ukurannya. Penempatan bahan yang lebih kecil pada bagian bawah dan berturut-turut sampai besar memungkinkan alat bekerja secara kontiniu tanpa kemacetan kentang pada klep dan kemungkinan kentang jatuh berdiri dapat diminimalisir.
Kentang yang dipilih juga harus kentang lokal khusus french fries, yaitu kentang kuning. Karena ternyata kentang putih yang ikut dipotong pada alat pemotong kentang bentuk french fries mempunyai keliatan bahan yang berbeda dengan kentang kuning. Ini menyebabkan kentang putih pecah pada mata pisau dan bergerak bebas keatas ketika didorong oleh piston. Untuk mengatasi hal ini maka perlu dibuat kekasaran pada permukaaan piston, dan kentang yang berada pada permukaan pisau harus mempunyai bentuk dan permukaan yang lebih kecil atau sama dibandingkan dengan yang berikutnya yang akan mendorong kentang ke mata pisau.
Kapasitas Efektif Alat
Dari hasil penelitian yang dilakukan, diperoleh kapasitas efektif alat pemotong kentang bentuk french fries sebesar 169,81 kg/jam (Lampiran 6) dengan kecepatan pemotongan 16,33 rpm. Bila dibandingkan dengan kapasitas alat pada penelitian sebelumnya sebesar 209,13 kg/jam (Pujiantoro, 2008) dengan kecepatan pemotongan sebesar 16,33 rpm, maka nilai kapasitas alat ini masih lebih kecil, sehingga dapat dikatakan penggunaan hopper tidak efisien untuk menambah kapasitas alat.
Untuk menambah atau menurunkan kapasitas dari alat pemotong kentang bentuk french fries ini dapat dilakukan dengan mengubah kecepatan pemotongnya. Semakin besar rpm atau kecepatan pemotong dari suatu alat maka kapasitasnya akan bertambah. Hal ini sesuai dengan pernyataan Wiraatmadja (1995), yang menyatakan bahwa cara untuk memperbesar atau memperkecil kapasitas pemotongan yaitu dengan mengubah jumlah mata pisau, rpm alat, atau merubah tebal potongan. Perubahan paling mudah dilakukan dengan memperbesar kapasitas tanpa merubah tebal dan potongan adalah dengan merubah rpm.
Efisiensi Pemotongan
Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh besarnya efisiensi alat pemotong kentang bentuk french fries adalah 61,56 % (Lampiran 6). Jika dibandingkan dengan efisiensi pada penelitian sebelumnya 60,32 % (Pujiantoro, 2008), maka efisiensi alat ini masih lebih besar. Perbedaan ini diperoleh dengan mengubah jumlah mata pisau yang digunakan, tanpa merubah kecepatan pemotongan.
Menurut pedoman efisiensi energi untuk industri di Asia, efisiensi suatu alat atau mesin untuk industri dikatakan baik atau layak dioperasikan adalah apabila nilai efisiensinya diantara 60-70% atau lebih tinggi di atasnya lagi. Berdasarkan pada pedoman tersebut, maka alat pemotong kentang bentuk French fries dapat dikatakan layak untuk digunakan oleh masyarakat karena memiliki efisiensi yang baik untuk tingkat kelayakan tersebut.
Persentase Kerusakan Hasil
Dari hasil penelitian yang dilakukan, diperoleh bahwa persentase kerusakan hasil pada alat pemotong kentang bentuk french fries adalah sebesar 11,8 % (Lampiran 6). Bila dibandingkan dengan persentase kerusakan hasil sebelumnya sebesar 12,37 % (Pujiantoro, 2008), maka persentase kerusakan alat ini masih lebih kecil, sehingga desain pisau yang dilakukan dapat memperkecil kerusakan bahan.
Dalam penelitian ini kentang hasil potongan yang rusak dikategorikan dalam dua bagian yaitu kentang yang terpotong sempurna namun patah pada salah satu ujungnya dan kentang yang hancur atau kentang yang tidak terpotong sempurna (masih berada pada ujung pisau). Hal ini diduga karena permukaan kentang yang tidak seragam. Kentang yang berada pada permukaan pisau harus mempunyai bentuk dan permukaan yang lebih kecil atau sama dibandingkan dengan yang berikutnya yang akan mendorong kentang ke mata pisau. Jika permukaan kentang lebih besar maka tidak samua bagian akaan terpotong atau terdorong ke mata pisau sehingga bagian yang tertinggal akan rusak dan baru akan keluar pada proses pemotongan berikutnya. Akan tetapi, hasil potongan kentang yang seperti ini tetap masih dapat digunakan.
Untuk mengatasi atau mengurangi tingkat kerusakan pada kentang yang terpotong ini perlu dibuat clearance yang lebih kecil nilainya agar piston tidak bergerak ke atas atau ke bawah melainkan hanya bergerak kedepan dan kebelakang saja. Selain itu kentang yang terpotong permukaannya harus dapat sejajar dengan permukaan mata pisau sehingga semua bagian kentang sepenuhnya
Analisis Biaya Ekonomi
Dari analisis biaya (Lampiran 7), diperoleh biaya pemotongan kentang sebesar Rp. 35,8 /kg, yang merupakan hasil perhitungan dari biaya tetap dan biaya tidak tetap terhadap kapasitas alat pemotong kentang bentuk french fries. Untuk biaya tetap dan tidak tetap diperoleh sebagai berikut:
1. Biaya Tetap (BT)
Dari hasil analisa biaya pemotongan kentang (Lampiran 7) biaya tetap diperoleh sebagai berikut:
(1). Biaya Penyusutan (D) = Rp. 417.915,00 (2). Biaya Bunga Modal dan Asuransi = Rp. 278.610,00 (3). Biaya Sewa Gedung = Rp. 46.435,00 (4). Biaya Pajak = Rp. 23.217,50 Total = Rp. 766.177,50
2. Biaya Tidak Tetap (BTT)
Dari hasil analisa biaya pemotongan kentang (Lampiran 7) biaya tidak tetap diperoleh sebagai berikut:
(1). Biaya Listrik = Rp. 102,575 (2). Biaya Reparasi = Rp. 25,10 (3). Biaya Perawatan = Rp. 278,61 (4). Biaya Operator = Rp. 5.000,00 Total = Rp. 5.406,285
Sehingga total biaya pokok dapat diperoleh dari persamaan berikut: Biaya Pokok = BTT C x BT + = Rp jam jam kg jam Rp / 0058 , 0 / 285 , 406 . 5 . 1000 5 , 177 . 766 . + = Rp. 35,8/kg.
Berdasarkan nilai di atas dapat diketahui bahwa biaya pokok yang harus dikeluarkan untuk memotong kentang sebanyak 1 kg adalah sebesar Rp. 35,8. Dengan biaya pemotongan sebesar Rp.35,8/kg dan kapasitas 169,81 kg/jam, maka untuk memotong kentang sebanyak 1 ton alat ini membutuhkan waktu selama 5,8 jam atau sekitar 5 jam 48 menit dengan biaya pemotongan sebesar Rp. 35.800,-. Dengan melihat biaya pemotongan yang rendah ini, maka alat pemotongan kentang bentuk french fries ini layak untuk digunakan oleh masyarakat.