BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Gamabar 1.2 Hidraulik screw press
1.2Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari karya akhir ini yang berjudul Perancangan dan Pembuatan
Alat Penguji Tekan (hidraulic screw press) Pada Proses Pengolahan Minyak
Kelapa sesuai dengan perancangan adalah sebagai berikut:
Dengan pembuatan hidraulik screw press ini agar dapat membantu industri-industri kecil dan menengah untuk meningkatkan effisiensi produk yang dihasilkan serta meningkatkan pendapatan bagi industri-industri kecil dan menengah.
Membantu industri kecil dan menengah dalam memproduksi produk untuk jumlah yang banyak.
Mampu merancang suatu peralatan / mesin sesuai dengan latar belakang pendidikan teknik mesin dengan pertimbangan sisi efisiensi alat.
Membuat alat Hidraulik screw press untuk proses pembuatan minyak kelapa.
Manfaat
Karya Akhir ini diharapkan bermanfaat bagi :
Dalam tugas akhir ini, penulis dapat menambah wawasan tentang proses pengolahan kelapa dan mengaplikasikan Ilmu yang didapat selama perkuliahan yang digunakan untuk merancang hidraulik screw press
Pemerintah, untuk mendukung pengembangan teknologi tepat guna bagi para industri kecil dan menegah.
Bagi mahasiswa yang ingin dan tertarik dapat mengembangkan dari alat hidraulik screw press ini.
1.3 Sistematika Penulisan
Adapun sistematis penulisan karya akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Pendahuluan. Pada bab ini akan dibahas mengenai pemanfaatan buah
kelapa untuk mendapatkan minyak kelapa. Tujuan dan Manfaat Pengujian, Sistematis Penulisan, Batasan Masalah dan Metode Perancangan.
II. Tinjauan Pustaka. Pada bab ini akan dibahas mengenai berbagai macam proses pengolahan kelapa misalnya seperti cara Ekstraksi, Lava, Gonzava dan lain-lain. Dasar-dasar perhitungan perancangan, Kekuatan baut, ulir dan kekuatan sambuangan las..
III. Analisa Perhitungan dan Kekuatan Bahan. Bab ini akan dibahas mengenai perhitungan kekuatan ulir , kekuatan sambuangan las, tegangan-tegangan yang terjadi akibat gaya tekan .
IV. Analisa proses Pembuatan minyak kelapa. Bab ini membahas
tentang Proses pembuatan minyak kelapa dengan proses basa, kering dan fermentasi.
V. Kesimpulan. Pada bab ini akan memaparkan kesimpulan dari
perancangan hidraulik screw press.
Daftar Pustaka. Referensi yang mendukung karya akhir ini akan secara lengkap disajikan untuk kemudahan dalam mencari data maupun bahan kajian berikutnya.
Lampiran. Segala data hasil survey, data pendukung rancangan serta
beberapa lampiran yang digunakan dalam penulisan Karya Akhir ini dilampirkan guna memudahkan dalam mencari maupun sebagai bahan kajian berikutnya.
1.4 Batasan Masalah
Dalam penulisan karya akhir ini, pembahasan dibatasi sebagai berikut :
1. Prinsip kerja alat pengujian tekan hidraulik screw press pada proses pembuatan minyak kelapa
2. Perhitungan ukuran ukuran utama alat pengujian tekan hidraulik screw press.
1.5 Metode Perancangan
Metode yang dilakukan dalam perancangan yaitu penetapan sfesifikasi dan penetuan ukuran-ukuran utama serta dalam perencanaan ini, penulis menentukan dan memilih material/bahan berdasarkan syarat-syarat yang harus dipenuhi material tersebut. Perumusan syarat-syarat tersebut ditentukan berdasarkan konstruksi mesin dan fungsi elemennya agar konstruksi itu dapat bekerja dengan baik dan layak
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Arti Penting Kelapa
Salah satu upaya yang ditempuh untuk pembangunan perkebunan adalah mendorong petani melakukan upaya diversifikasi produk. Upaya ini dilakukan untuk memanfaatkan sumber daya alam secara optimal. Kelapa merupakan salah satu produk perkebunan yang diupaya kan oleh pemerintah untuk meningkatkan pendapatan petani dan menambah devisa negara.
Banyak sekali produk-produk yang dapat dihasilkan oleh kelapa antara lain santan, gula, air kelapa segar, lidi, janur, dan daging kelapa. Selain itu masih ada lagi produk yang dihasilkan dari tanaman kelapa seperti arang, sabut, dan industri kerajinan tangan. Bahkan limbah pengolahan minyak kelapa pun masih dapat digunakan sebagai pakan ternak.
2.2 Proses Pembuatan Minyak Kelapa
Pembuatan minyak kelapa ada berbagai cara yaitu : A. Berdasarkan atas bahan dan pemakaian bahannya, dibedakan :
Cara basah (wet process) yaitu dengan proses penambahan air terlebih dahulu, misalnya dengan pembuatan santan lalu direbus dan diuapkan. Cara kering (dry prosess) yaitu dengan bahan baku kopra.
Cara ekstraksi (solvent process) dengan menembahkan suatu zat pelarut, misalnya heksana, heptana, siklhoeksana dan sebagainya. Tentu saja cara ini membutuhkan peralatan yang relatif mahal dan dengan pengamatan yang cukup teliti.
Cara pengepresan (Press process) yaitu pengolahan minyak dengan memakai alat penekan.
B. Berdasarkan peralatanya dibedakan :
Pembuatan minyak kelapa tradisional, yaitu pengolahan dengan peralatan dan teknik sederhana dan mudah didapat. Umumnya dilakukan oleh rakyat atau perusahaan perorangan sebagai industri rumah tangga.
Pembuatan minyak pabrik yaitu pengolahan minyak dengan peralatan-peralatan dan teknologi yang lebih maju.
2.2.1 Proses Pembuatan Minyak Kelapa Dengan Proses Basah (wet process)
Asal mula untuk memperoleh minyak dari buah kelapa, adalah bukan dari kopra. Kopra dibuat pada waktu itu untuk memenuhi kekurangan minyak yang melanda daratan Eropa. Daging buah kelapa merupakan bahan yang mudah membusuk, hal ini disebabkan oleh kandungan air yang tinggi. Agar dapat tahan
lama diperjalanan, maka daging buah kelapa dikeringkan dengan maksud memperoleh kopra. Menurut Banzon J.A dan Velasco J.R komposisi kimia daging buah kelapa adalah sebagai berikut :
1. Air 50% 2. Minyak 24% 3. Abu 2,.2% 4. Serat 3% 5. Protein 3,5% 6. Karbohidrat 7,3%
Pada waktu daging buah diparut, sel-selnya akan rusak dan isi sel dengan mudah dikeluarkan dalam wujud emulsi berwarna putih yang dikenal dengan santan. Santan sedemikian mengandung minyak sebanyak 50%. Sisa minyak yang lain dapat diperoleh dengan penambahan air dan pemerasan kedua dan ketiga.
Cara-cara proses pembuatan minyak kelapa dengan proses basah ini ada berbagai cara diantaranya :
1. Ekstrasi Minyak
2. Proses menurut lava (Lava process) 3. Proses Gonzava
4. Proses Hiller
5. Proses NIST (National Institute of science and Technology) 6. Proses Kraus-Maffei
Prose dengan cara ekstrasi sebenarnya kurang menguntungkan, karena jumlah minyak yang diperoleh hanya antara 70-80% dari minyak yang terkandung di dalam daging buah kelapa. Sisa minyak yang tidak dapat diekstrasikan dari daging
buah kelapa parutan dan yang tertinggal pada kethak sebanyak 20-30%. Namun cara ini adalah yang paling banyak disukai konsumen karena aromanya sedap dan menghasilkan rasa yang enak pada makanan yang digoreng dengan minyak ini.
Menurut Banzon J.A dan Velasco J.R, flow diagram beberapa cara pengolahan basah dapat dinyatakan sebagai berikut :
1). Cara ekstraksi
Gambar 2.2 Pengolahan minyak kelapa dengan cara ekstraksi
Daging Buah Kelapa
Diparut Air Diperas Ampas Santan Diuapkan Airnya Minyak kelapa Blondha Di pres Minyak kelapa Kethak
2). Proses lava
Gambar 2.3 Pengolahan minyak kelapa dengan proses lava 3). Proses Gonzaga
Gambar 2.4 Pengolahan minyak kelapa dengan proses Gonzaga
Kelapa butiran
Daging Buah kelapa
Ampas Santan
Larutan Protein Protein padat
Minyak
Diatur pH :4 Centrifuge (kekuatan tinggi) Limbah
Roller Press
Cream kelapa
Centrifuge (kekuatan rendah)
Daging Buah kelapa
Daging buah kelapa parutan
Santan
Roller press + air Ampas
Cream Larutan skim
Cream separator atau dengan pengendapan
Minyak Blotong
Diuapkan sampai 100ºC samapai emulsinya pecah
4). Proses Hiller
Gambar 2.5 Pengolahan minyak kelapa dengan proses Hiller 5). Proses NIST (National Institute of science and Technology)
Gambar 2.5 Pengolahan minyak kelapa dengan proses NIST
Daging buah kelapa dicincang
Vacuum drier 65ºC
Expeller
Minyak
Settling tank Disaring Deodorizer Minyak Bungkil Pengiling Tepung kelapa Buah kelapa Cracker Separator Tepung
Carbonize Coir fibre
Charcoal Gas Cairan Pyligneous
Sabut Air kelapa Daging buah kelapa
Digiling koloid thindized bed drier
Granula kelapa
Minyak Tepung kelapa
6). Proses Kraus-Maffei
Gambar 2.6 Pengolahan minyak kelapa dengan proses Kraus-Maffei
Kelapa Butiran
Autoclave
Pengupasan
Daging Buah kelapa
Pemotong Roller Mill Press hydraulik Santan Cake Ring drier Cake kering Centrifuge Cream Larutan skim
Madu kelapa Centrifuge
Minyak
2.2.2 Proses Pembuatan Minyak Kelapa Dengan Proses Kering (dry process)
Cara yang paling sederhana untuk memperoleh minyak dari kopra, adalah membungkus kopra dalam kain, kemudian ditumbuk dengan menggunakan penumbuk dari kayu dan selanjutnya dimasukan kedalam air mendidih. Minyak akan mengapung dipermukaan dan dapat dipisahkan dari air dengan mengambil minyaknya, dengan demikian minyak yang diperolehnya hanya sedikit, untuk meningkatkan perolehan minyak, kopra diberi perlakuan penekanan pada wadah statis, yang selanjutnya berkembang dengan penekan ulir (screw press).
Secara skematis proses kering menggunakanexpeller ini digambarkan oleh Vibra (1954) sebagai berikut :
Gambar 2.7 Pengolahan minyak kelapa dengan proses Vibar
Kopra Timbangan otomatis Magnet Hammer Mill Drier / cooker Expeller
Bungkil Minyak kelapa
mentah Saringan Filter press
Minyak kelapa mentah yang bersih
Di Indonesia, hasil minyak yang diperoleh dengan mengepres kopra di dalam expeller satu kali adalah 54-58%, sedangkan apabila dilakukan pengepresan dua kali dapat diperoleh 60% dengan kadar asam lemak bebas berkisar antara 4-6%. Sedangkan minyak tertinggal dalam bungkil 17,76%.
Pada proses kering ini terdapat modifikasi bahan mentah yang di proses, yaitu daging buah kelapa segar tidak dibuat kopra, melainkan diparut dengan menggunakan mesin selanjutnya daging kelapa parutan ini digoreng selama 30 menit dan dalam keadaan panas dimasukan kedalam expeller untuk diperas minyaknya. Hasil yang diperoleh adalah minyak goreng dengan mutu yang baik dan memenuhi standar mutu minyak yang dipersyaratkan didalam Standar Industri Indonesia. Minyak yang diperoleh adalah 12% dari kelapa buturan.
2.2.3 Proses Pembuatan Minyak Kelapa Dengan Cara Peragian
Biasanya untuk bahan fermentasinya adalah berupa ketam sawah (yuyu), adapun skema proses pembuatannya adalah sebagai berikut :
Gambar 2.8 Pengolahan minyak kelapa dengan cara peragian
Kalapa parut
Dicampur dengan yuyu yang telah dihaluskan Fermentasi 12 jam
Dijemur dipanas matahari 3 jam
Diperas / pres
Minyak kelapa
2.2.4 Proses Pembuatan Minyak Kelapa Pada Pabrik Pengolahan Minyak
Garis besar pengolahan minyak di pabrik adalah sebagai berikut : a. Perlakuan Pendahuluan b. Pemecahan Jaringan c. Pemanasan / Pemasakan d. Pengepresan e. Penyaringan (filterasi) f. Pemurnian a. Perlakuan pendahuluan
Perlakuan pendahuluan dimaksudkan :
Untuk mengeringkan kopra yang kadar airnya lebih dari 7%. Sebab dengan kopra berkadar air tinggi pemecahan jaringan akan sukar dan terjadi hidrolisa, sehingga timbul asam lemak bebas dan hasil minyak menjadi turun.
Untuk menghilangkan berbagai kotoran yang ikut dalam kopra, misalnya serabut kelapa, percikan tempurung, bagian kopra yang rusak, dan lain-lain.
b. Pemecahan Jaringan
Kopra dipecahkan menjadi bagian yang lebih kecil kedalam suatu alat pemecah jaringan yang disebut disintegrator. Sedang satuan alat pemecah kopra lainya memecah bagian-bagian kecil tersebut menjadi serbuk kopra. Setelah menjadi serbuk kopra, disalurkan ke mesin pemanas.
c. Pemasakan
Pemasakan dimaksud untuk :
Memudahkan keluarnya minyak dari sel
Mematikan aktivitas enzym-enzym dan mikroorganisme tertentu Menguapkan air pada kopra sampai kadar air tertentu
Menaikan keenceran minyak Merupakan sterilisasi pendahuluan
Mengumpalkan protein, sehingga memudahkan pemisahan Mengendapkan fosfatida yang tidak dikehendaki
Dengan pemasakan ini dibutuhkan suhu sekitar 87-88ºC selama 20 menit, dan diharapkan kadar air turun 2-3%.
d. Pengepresan
Maksud pengepresan adalah untuk mengeluarkan minyak semaksimal mungkin dari sel-sel bahan. Peralatan yang digunakan dalam pengepresan, misalnya expeller, rollerpengepres dan hidraulik pres.
e. Penyaringan
Minyak hasil pengepresan keadaanya masih keruh sehingga masih diperlukan suatu alat penyaring, yang disebut filter press. Minyak kasar akan terpisah dari kotoran. Minyak yang keluar ditampung pada bak penampung minyak untuk selanjutnya diproses lanjut.
f. Pemurnian
Minyak hasil penyaringan disebut minyak kasar, yang masih mengandung zat-zat yang terlarut dan perlu dilakukan proses yang disebut pemurnian. Maksud pemurnian adalah :
Menghilangkan asam lemak bebas dan lendir agar minyak menjadi lebih jernih dan terasa enak.
Menghilangkan zat-zat warna yang terlarut, sehingga jernih. Menghilangkan bau yang tidak dikehendaki.
Sesuai dengan maksud diatas tadi, pemurnian dilakukan dengan 3 tahapan proses, yaitu netralisasi, proses bleaching, dan proses deodorasasi.
2.3 Dasar-dasar Perhitungan Kekuatan Konstruksi.
Didalam pengoperasian alat pengepres , terdapat bagian-bagian yang harus menahan tekanan yang ditimbulkan oleh screw ataupun silinder dongkrak hidrolik yang bertekanan. Bagian-bagian ini harus diamati secara tepat agar dapat menerima beban tekanan cukup kuat.
Kekuatan bahan harus diperhitungkan sesuai dengan kondisi operasi yang akan berlangsung, untuk itu penilaian bahan yang akan digunakan harus benar-benar diteliti untuk memberikan informasi yang akurat serta perangkat peralatan pengaman yang menjamin bahwa alat pengepres tersebut bekerja pada kondisi yang telah diperhitungkan.
2.3.1 Perhitungan Akibat Beban Torsi
Setiap vektor momen yang berhimpitan dengan sumbu suatu bagian mesin disebut vektor torsi, karena momen ini menyebabkan bagian mesin tersebut memuntir terhadap sumbunya. Batang yang menerima momen ini disebut batang torsi.
Gambar 2.9 Vektor torsi sepanjang sumbu
Seperti yang terlihat pada gambar 2.9 torsi T yang bekerja pada sebauh batang dinyatakan dengan menggambarkan sebuah panah pada permukaan bidang untuk menyatakan arahnya, atau dengan menggambarkan vektor torsi sepanjang sumbu putar batang tersebut. Vektor torsi adalah berupa tanda panah kosong pada sumbu X seperti dilihat dalam gambar 2.9.
Sumbu puntir untuk batang bulat adalah
GJ Tl ………(Lit 3 Hal 59) (2.1) Dimana : T = Torsi (N.m) l = Panjang (m) G = Modulus kekakuan (N/m2)
J = Momen inersia sudut dari penampang (m4)
Untuk batang bulat yang padat, tegangan geser di titik pusat adalah nol, dan maksimun di permukaan. Distribusi tegangan berbanding lurus dengan radius ρ, maka
J T
………(Lit 3 Hal 69) (2.2) Dengan menyatakan radius luar sebagai r , didapat
J Tr max
………...(Lit 3 Hal 69) (2.3)
Persamaan (2.3) berlaku hanya untuk penampang yang melingkar. Untuk batang berpenampang bulat padat.
32 4 d
J ………(Lit 3 Hal 70) (2.4) Dimana d adalah diameter batang. Untuk pemanpang pipa
) ( 32 4 4 di do J ………...(Lit 3 Hal 69) (2.5) Dimana di adalah diameter dalam dan do adalah diameter luar.
2.3.2 Perhitungan tebal dinding plat
Dimana perhitungan tebal dinding plat dapat ditentukan dari rumus dibawah ini : 2 4 di p F do ...(2.6) Dimana : p = Tekanan Kerja (kg / mm2)
F = Gaya tekan (kg)
di = Diameter dalam tabung (mm) do = Diameter luar tabung (mm) Gaya tekan diperoleh dari :
4 2 di p pA F ...(2.7)
Sehingga untuk tebal plat (mm) : 2 di do t atau 2 4 2 1 2 di di p F t ………..(2.8) 2.3.3 Perencanaan Kolom
Suatu batang pendek yang dibebani gaya tekan murni oleh gaya P yang bekerja sepanjang sumbu tengah akan memendek, sesuai dengan hukum Hooke, sampai tegangan mencapai batas elastis dari bahan. Kalau P masih terus dinaikan, bahkan akan menonjol dan terdesak menjadi cakra yang datar atau retak.
Hubungan antara beban kritis (Pcr) dan bahan kolom, dikembangkan berdasarkan gambar 2.10(a). dimisalkan sbuah batang dengan panjang l dibebani oleh sebuah gaya P yang bekerja sepanjang garis tengah batang yang ujungnya diberi pena atau dimatikan.
Gambar 2.10 (a) kedua ujung membulat atau bersumbu; (b)kedua ujung mati; (c)Satu ujung bebas, dan ujung yang lain mati; (d)satu ujung bulat dan terarah dan
ujung lain mati.
Maka beban kritis untuk kondisi (a) adalah 2 2 l EI Pcr ...(2.9)
Persamaan diatas disebut rumus kolom Euler, yang berlaku untuk kolom berujung bulat.
Gambar 2.10(b) menunjukan kolom dengan kedua ujungnya yang mati. Titik infleksi adalah pada A dan B, berjarak l/4 dari masing-masing ujungnya. Dengan memasukan harga l/2 dimasukan kedalam persamaan 2.9 , didapat.
2 2 2 2 4 ) 2 / ( l EI l EI Pcr ...(2.10)
Dalam gambar 2.10(c) terlihat sebuah kolom dengan satu ujungnya bebas dan ujung yang lain tetap, sehingga kalau panjang 2l dimasukan kedalam persamaan (2.9), beban kritis menjadi :
2 2 2 2 4 ) 2 ( l EI l EI Pcr ...(2.11) Persamaan Euler dapat ditulis dalam dua bentuk, sebagai berikut :
2 2 l EI C Pcr 2 2 ) / (l k E C A Pcr ...(Lit:3 Hal 148) (2.12)
Dimana A adalah luas dan k adalah jari-jari putaran (Lampiran A-3). Disini faktor C disebut Konstanta kondisi ujung. Harga-harga C dapat dilihat pada Lampiran A-4. Dalam perencanaanya untuk menentukan diameter kolom adalah sebagai berikut : 4 / 1 64 I d ...(2.13)
Untuk melihat apakah hasilnya adalah benar-benar kolom Euler maka 0 ) / ( / 4l d l k 1 ...(Lit :3 hal 153)
Kolom itu adalah suatu kolom Euler dan persamaan 2.13 memberikan diameter yang tepat. Bila pertidaksamaan tersebut lebih kecil dari nol kita harus menggunakan persamaan Jhonson untuk menentukan diameter :
E C l S S P d y y cr 2 2 2 ...(Lit:3 hal 153) (2.14)
2.3.4 Perhitungan Kekuatan Ulir
2.3.4.1 Mekanika Sekerup Daya
Sekerup daya adalah suatu alat yang dipakai dalam permesinam untuk mengubah gerakan sudut menjadi gerakan linear dan biasanya memindahkan daya. Pemakaiannya yang umum termasuk antara lain sekerup penuntun pada mesin bubut dan sekerup untuk ragum, alat penekan dan dongkrak.
Dalam gambar 2.11 sekerup daya berulir bujur sangkar dengan ulir tunggal dengan diameter rata-rata dm, jarak puncak P, sudut maju λ, dan sudut ulir ψ yang dibebani dengan gaya aksial F.
Gambar 2.11 Bagian dari sekerup daya
Maka daya putar (T) dapat dicari dengan rumus : l d d l Fd T m m m 2 ...(Lit 3 hal 374) (2.15)
Dimana μ adalah koefesien gesek. Rumus diatas diperlukan untuk dua maksud : melawan gesekan ulir dan menaikan beban. Daya putar yang diperlukan untuk menurunkan beban , dari persamaan (2.15). didapat berupa :
l d l d Fd T m m m 2 ...(Lit 3 hal 374) (2.16)
Untuk menghitung effisiensi menyeluruh (e) dapat digunakan rumus berikut:
T Fl e 2 ...(Lit 3 hal 376) (2.17)
Bila sekerup dibebani secara aksial, bantalan atau penahan harus dipakai antara anggota yang bergerak dengan yang diam untuk menerima komponen aksial, jika diameter penahan rata-rata adalah dc, maka daya pada penahan adalah :
2 c c c d F T ...(Lit 3 hal 376) (2.18)
2.3.4.2 Permilihan Baut dan Mur
Baut dan mur merupakan alat pengikat atau penggerak yang sangat penting. Dalam gambar 2.12 diperlihatkan macam-macam kerusakan yang dapat terjadi pada baut.