Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan dari bulan Desember 2019 hingga Januari 2020 di Laboratorium Teknik Biosistem Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
Bahan dan Alat Penelitian
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitan ini adalah durian sebagai bahan yang akan dikupas kulitnya, plat besi, besi siku, lahar, baut, mur, plat baja, mata pisau dari bahan stainless steel.
Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah obeng, kunci pas, ring meteran, kalkulator, mesin las dan obeng.
Metodologi Penelitian
Metode penelitian ini menggunakan metode kuantitatif, yaitu dengan melakukan perhitungan langsung pada data yang didapat. Adapun pengambilan yang dilakukan penulis pada penelitian ini yaitu memperoleh data primer dengan mengamati parameter secara langsung, dan memperoleh data sekunder melalui studi literatur yang akan menjadi kerangka berfikir penulis.
Komponen Alat
Alat pengupas buah durian ini mempunyai beberapa komponen penting yaitu :
1. Rangka alat
Rangka alat ini berfungsi sebagai penyokong komponen-komponen alat lainnya, yang terbuat dari plat besi berukuran tinggi 80 cm. untuk rangka tegak
2. Mata pisau
Mata pisau dibuat berbentuk tombak dengan 3 mata pisau yang terhubung dengan poros yang berfungsi untuk mengupas kulit buah. Mata pisau terbuat dari stainless steel dengan ketebalan 2 mm berbentuk segitiga siku dengan tinggi 10 cm dan lebar 4 cm dan hipotenusa 11 cm.
4. Dudukan buah
Dudukan buah terdiri dari penyangga buah dan piringan. piringan terbuat dari besi plat piringan dengan diameter 35 cm dengan ketebalan 2 cm. diatas piringan dilas penyangga buah yang berbentuk segitiga siku bergerigi yang berukuran lebar 10 cm dan tinggi 10 cm.
5. Handle
Handle atau tuas sebagai penggerak tombak pisau secara vertical dengan mengepresnya kebawah. Terbuat dari besi pipa berdiameter 3 cm dengan Panjang 80 cm yang dihubungkan pada rangka dan besi AS.
6. Alas Bawah
Alas bawah dibuat berukuran 60 x 40 cm sebagai wadah untuk dudukan buah yang dihubungkan dengan bosch agar piringan dapat berputar.
Persiapan Penelitian
Sebelum penelitian dilaksanakan, terlebih dahulu dilakukan persiapan untuk penelitian yaitu merancang bentuk dan ukuran alat dan mempersiapkan bahan-bahan dan peralatan-peralatan yang akan digunakan dalam penelitian.
a. Pembuatan alat
Adapun langkah-langkah dalam membuat alat pengupas buah durian yaitu 1. Merancang bentuk alat pembuka buah durian.
2. Menggambar serta menentukan ukuran pembuka buah durian.
3. Memilih bahan yang akan digunakan untuk membuat alat pembuka buah durian.
4. Melakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai 5. dengan ukuran yang telah ditentukan pada gambar teknik alat.
6. Mengumpulkan bahan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.
7. Melakukan pengelasan dan pengeboran untuk pemasangan kerangka alat dengan komponen lainnya seperti dudukan buah, AS tombak pisau, dan tuas.
8. Melakukan pemasangan baut dan mur untuk memasang engsel sebagai penghubung antar komponen yang memiliki system bukaan atau putaran 9. Menggerinda permukaan yang terlihat kasar karena bekas pengelasan.
10. Mengecat komponen-komponen alat pengupas buah durian manual tipe pres ulir.
b. Persiapan bahan
1. Menyiapkan bahan yang akan dikupas.
2. Mengumpulkan saksi pengamat parameter.
Prosedur Penelitian
1. Menyiapkan bahan yang akan dikupas.
2. Menimbang bahan yang akan dikupas.
3. Meletakkan bahan pada dudukan.
4. Mengatur setelan dudukan dan rangka sesuai ukuran buah 5. Menghidupkan stopwatch untuk mulai menghitung waktu 6. Menurunkan tuas handle untuk mengepres buah.
4. Menekan tuas press agar pisau bergerak berputar mengupas kulit buah.
5. Mencatat waktu yang dibutuhkan alat untuk mengupas bahan.
6. Melakukan perlakuan sebanyak 9 kali pengulangan dengan bahan seberat 0.4 Kg sebanyak 3 buah, 1,0 Kg sebanyak 3 buah, dan 1,5 Kg sebanyak 3 buah dengan tingkat kematangan yang berbeda (acak tanpa penentuan jumlah).
7. Mendokumentasikan proses pengerjaan 8. Melakukan pengamatan parameter
9. Pada simulasi, dilakukan uji parameter tegangan, deformasi serta safety of factor desain alat
Dasar Perancangan Dimensi Alat
Perancangan dimensi alat dilakukan dengan cara melihat literatur antropometri yang ada, dan juga dimensi alat disesuaikan dengan sfat-sifat morfologi dari buah durian berdasarkan studi literatur yang ada agar tinggi dan lebar alat bersifat ergonomis yang nyaman untuk dioperasikan serta bentuknya efisien terhadap bentuk morfologi dari buah durian.
Parameter Penelitian Analisis aspek teknis alat 1. Kekuatan tekan
Pada mata pisau yang didesain sebangak 3 buah memiliki daya tekanan terhadap buah. Untuk mendapatkan kuat tekan pisau pada buah dapat dilakukan dengan Persamaan (1 & 2).
2. Momen gaya maksimum
Perhitungan momen gaya perlu dihitung guna melihat efektifitas panjang tuas dan letak titik poros dalam menghasilkan gaya untuk membelah durian dengan Persamaan (3/4).
3. Kekerasan material
Kekerasan material dilakukan untuk mencari nilai kekerasan mata pisau pada alat ini. Dalam pengukurannya dapat dilakukan dengan metode brinnel dimana bahan diberi beban sebanyak KgF dengan bola indentor. Lalu setelah didapat luas jejak indensitasnya, dapat dihitung kekerasan material tersebut dengan memakai Persamaan (5).
4. Kapasitas efektif alat (kg/jam)
Kapasitas alat dilakukan dengan menghitung banyaknya kelapa yang telah terpotong (buah) tiap satuan waktu yang dibutuhkan selama proses pemotongan berlangsung (jam). Hal ini dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (6).
5. Tegangan izin
Pada rancangan tuas, sangat rentan mengalami pergeseran bentuk atau pembengkokan sehingga diperlukan simulasi statis pada software guna mendapatkan nilai tegangan tarik maksimum tuas serta faktor keamanan pada desain tuas tersebut. Untuk mencari tegangan izin dapat dicari dengan persamaan (7 & 8).
6. Uji simulasi beban statis
Yaitu dengan metode finite element pada aplikasi, dibuat meshing pada objek tersebut untuk analisis deplacement dan factor of safety guna mengetahui ketahanan rangka dan tuas menahan beban. Analisis ini dilakukan pada software solidwork dengan cara:
1. Menjalankan aplikasi SolidWork 2. Memuka file rancangan komponen alat
3. Mengklik fungsi solidwork add-ins pada Toolbox
4. Mengklik simulation pada tool
5. Mengklik study advisor, lalu new study 6. Memasukkan material bahan
7. Menentukan fixed geometry
8. Memasukkan jenis gaya dan jenis tegangan 9. Mengklik create mesh and run
10. Untuk analisis safety factor mengklik result advisor lalu new plot dan memilih safety factor
Mengamati besar tegangan, deformasi dan safety factor. Lalu dibandingkan yield strength dengan terhadap FoS.
Analisis ekonomi 1. Biaya pengupasan
Perhitungan dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya tetap dan biaya tidak tetap, atau lebih dikenal dengan biaya pokok. Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (9).
a. Biaya tetap
Biaya tetap terdiri dari :
1. Biaya penyusutan (metode linier). Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (10).
2. Biaya bunga modal dan asuransi.
Biaya bunga modal dan asuransi dapat dihitung berdasarkan Persamaan (11).
3. Biaya pajak.
Biaya ini dapat dihitung dengan Persamaan (12) sebagai bagian dari biaya tetap. diperkirakan bahwa biaya pajak adalah 2 % pertahun dari nilai awalnya.
4. Biaya gudang/gedung
Untuk pengusaha durian eceran tidak memiliki gedung, hanya saja menyewa tempat untuk berjualan yang mana biaya tidak mengalami kenaikan atau bersifat konstan sehingga harga berdasarkan data di lapangan.
b. Biaya tidak tetap
Biaya tidak tetap terdiri dari : 1. Biaya perbaikan alat.
Biaya perbaikan ini dapat dihitung dengan Persamaan (14) 2. Biaya operator
Biaya operator tergantung pada kondisi lokal, dapat diperkirakan dari gaji bulanan atau gaji per tahun dibagi dengan total jam kerjanya.
2. Break even point
Manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. Untuk menentukan produksi titik impas (BEP) maka dapat dihitung berdasarkan Persamaan (14 atau 15)
3. Net present value
Identifikasi masalah kelayakan financial dianalisis dengan metode analisis financial dengan kriteria investasi. Net present value adalah kriteria yang digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan.
Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (16), dengan kriteria :
- NPV ˃ 0, berarti usaha menguntungkan, layak untuk dilaksanakan dan dikembangkan.
- NPV ˂ 0, berarti sampai dengan t tahun investasi proyek tidak menguntungkan dan tidak layak untuk dilaksanakan serta dikembangkan.
- NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang dikeluarkan.
4. Internal rate of return
Untuk mengetahui kemampuan untuk dapat memperoleh kembali investasi yang sudah dikeluarkan dapat dihitung dengan menggunakan IRR. Hal ini dapat dihitung berdasarkan Persamaan (17 atau 18)