SKRIPSI
MODIFIKASI DAN UJI PERFORMANSI MESIN PENYOSOH
BIJI BURU HOTONG (Setaria italica (L) Beauv.)
Oleh:
KINDI KALABADI F14103008
2007
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
Modifikasi dan Uji Performansi Mesin Penyosoh
Biji Buru Hotong (Setaria italia (L) Beauv.)
SKRIPSI
Oleh: Kindi Kalabadi
F14103008
Dilahirkan di Sungailiat, 7 Juni 1985
Tanggal lulus: Agustus 2007 Menyetujui,
Dosen Pembimbing Akademik
Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si NIP. 131 930 628
Mengetahui:
Ketua Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian IPB
RIWAYAT HIDUP
Penulis memiliki nama lengkap Kindi Kalabadi. Penulis lahir di Sungailiat, 7 Juni 1985. Penulis merupakam anak dari pasangan Zainuddin Ismail dan Maryani. Riwayat pendidikan penulis dimulai dari sekolah dasar di SD N 150 Palembang tahun 1991-1997, SLTP N 29 Palembang tahun 1997-2000 dan SLTA N 5 Palembang tahun 2000-2003.
Penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian IPB melalui jalur USMI tahun 2003. Penulis pernah melakukan praktek lapang di Perum BULOG, UPGB Jatisari pada tahun 2006 dengan judul laporan PL yaitu “Mempelajari Aspek Keteknikan dalam Pengolahan dan Penyimpanan Gabah/Beras di Perum BULOG SUB Divre Karawang”.
Kindi Kalabadi. F14103008. Modifikasi dan Uji Performansi Mesin Penyosoh Biji Buru Hotong (Setaria italica (L) Beauv.). Di bawah bimbingan Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si.
RINGKASAN
Pangan merupakan kebutuhan pokok manusia. Sebagian besar penduduk Indonesia mengkonsumsi beras sebagai pangan pokok. Pangan sangat penting bagi pemenuhan gizi manusia. Tanaman buru hotong merupakan tanaman yang dapat dimanfaatkan sebagai alternatif pangan yang berasal dari pulau Buru, Maluku. Selama ini buru hotong telah dimanfaatkan sebagai sebagai salah satu alternatif pangan pengganti beras. Penanganan pascapanen tanaman buru hotong meliputi kegiatan pemanenan, perontokan, pembersihan, pengeringan, penyosohan dan penggilingan. Masalah yang saat ini dihadapi dalam pembudidayaan tanaman buru hotong adalah rendahnya produktivitas tanaman buru hotong, selain itu terkait dengan terbatasnya pengembangan alat dan mesin pertanian dalam kegiatan prapanen sampai pasca panen tanaman buru hotong.
Penyosohan biji hotong adalah peroses pelepasan kulit ari biji hotong secara sengaja dengan beberapa prinsip penyosohan. Prinsip penyosohan pada biji hotong dapat mengikuti prinsip penyosohan pada beras. Menurut Waries (2006) prinsip penyosohan yang biasa dilakukan pada beras yaitu menggerinda dengan suatu permukaan kasar dan menekan dan menggosok. Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi hasil penyosohan antara lain adalah faktor bahan dan cara penyosohan. Faktor bahan meliputi kadar air bahan, kematangan, dan varietas bahan. Faktor cara penyosohan meliputi lama penyosohan dan ketepatan dalam melakukan penyosohan.
Mesin penyosoh biji hotong menggunakan prinsip tekan dan gesekan (friction type). Kulit biji hotong terlepas dari lembaga karena pergesekan yang terjadi antara biji hotong dengan pisau penyosoh, biji hotong dengan saringan dan sesama biji hotong. Saringan disekeliling roller penyosoh dibuat untuk memisahkan dedak dan sekam dari dalam ruang penyosohan, menuju saluran pengeluaran.
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Modifikasi dan Uji Performansi Mesin Penyosoh Biji Buru Hotong (Setaria italica (L) Beauv.”.Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si, sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan serta telah banyak memberikan masukan dan saran selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi. 2. Bapak Ir. Mad Yamin, MT dan bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr
atas kesediaannya untuk menguji dan memberikan saran dalam penyusunan skripsi penulis.
3. Bapak Dr. Ir. Sam Herodian, MS atas dukungan dan bantuan dana selama penelitian.
4. Kedua orangtua, kakak dan adik yang senantiasa memberikan doa dan dukungan tulusnya kepada penulis.
5. Teman seperjuangan Ali Parjito dan Indra Retnowati atas bantuan, perhatian dan kerjasama selama di bangku kuliah.
6. Dedy atas dukungan dan kerjasamanya yang sangat besar selama berada di IPB.
7. Agresta, Yogo, Sujai, Nana’, taufik, semua tim hotong, soskemas AH, Pak Hendra, Pak Baasri, Pak Ujang, Ibu Iin dan semua mahasiswa TEP 40 atas kerjasama dan kebersamaannya selama ini.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak yang memerlukan.
Bogor, Januari 2008
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii
DAFTAR GAMBAR iv
DAFTAR TABEL v
DAFTAR LAMPIRAN vi
I. PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 2
B. Tujuan 2
II. TINJAUAN PUSTAKA 3
A. Tanaman Buru Hotong 3
B. Penanganan Pasca Panen Tanaman Buru Hotong 4
C. Mesin Penyosoh Biji-bijian 6
D. Faktor yang Mempengaruhi Penyosohan 11
E. Hasil Uji Performansi Mesin Penyosoh Awal 13
F. Perancangan (Disain) 13
III. METODOLOGI PENELITIAN 15
A. Tempat dan Waktu 15
B. Alat dan Bahan 15
C. Prosedur Penelitian 16
IV. Disain Mesin 19
A. Pendekatan Disain 19
B. Mekanisme Kerja Mesin 20
C. Disain Fungsuinal 22
V. ANALISA TEKNIK 29 A. Kebutuhan Tenaga untuk Menggerakan Roller Penyosoh 29 B. Kebutuhan Tenaga untuk Mengatasi Gesekan pada Bearing 29
C. Kebutuhan Tenaga untuk Mengatasi Slip pada V-belt 30
VI. HASIL DAN PEMBAHASAN 31
A. Rancang Bangun Mesin Penyosoh Hotong 31
B. Hasil Uji Performansi 33
VII.KESIMPULAN DAN SARAN 38
A. Kesimpulan 38
B. Saran 38
DAFTAR PUSTAKA 39
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Tanaman buru hotong 3
Gambar 2. Vertical Abrasive Whitening Cone 7
Gambar 3. Horizontal Whitening Machine 9
Gambar 4. Jet Pearler 9
Gambar 5. Vertical Core Refine 10
Gambar 6. Horizontal Cylinder Refine 10
Gambar 7. Diagram alir proses perancangan produk 11
Gambar 8. Skema penyosohan 14
Gambar 9. Mesin penyosoh biji hotong 21
Gambar 10. Komponen-komponen mesin penyosoh biji hotong 22
Gambar 11. Hopper 25
Gambar 12. Komponen utama penyosoh 26
Gambar 13. Siklon 28
Gambar 14. Komponen penyosoh sebelum dan setelah dimodifikasi 32 Gambar15. Grafik kapasitas penyosohan mesin sebelum dan
setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama 34 Gambar 16. Grafik rendemen penyosohan mesin sebelum
dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama 35
Gambar 17. Hasil penyosohan 35
Gambar 18. Grafik kualitas penyosohan sebelum
dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama 36 Gambar 19. Grafik efektivitas pemisahan dedak dan sekam
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kandungan gizi tanaman biji buru hotong
dibandingkan dengan biji hermada dan beras 4 Tabel 2. Hasil uji performansi mesin penyosoh
hotong awal (Sutanto,2006) 13
Tabel 3. Dimensi biji buru hotong 20
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil pengukuran kapasitas dan rendemen
penyosohan hotong KA 6.2% 40
Lampiran 2. Hasil pengukuran kualitas penyosohan
hotong KA 6.2% 41
Lampiran 3. Hasil pengukuran efektivitas pemisahan dedak
dan sekam penyosohan hotong KA 6.2% 42 Lampiran 4. Hasil perhitungan kebutuhan tenaga peyosohan 43
SKRIPSI
MODIFIKASI DAN UJI PERFORMANSI MESIN PENYOSOH
BIJI BURU HOTONG (Setaria italica (L) Beauv.)
Oleh:
KINDI KALABADI F14103008
2007
DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
Modifikasi dan Uji Performansi Mesin Penyosoh
Biji Buru Hotong (Setaria italia (L) Beauv.)
SKRIPSI
Oleh: Kindi Kalabadi
F14103008
Dilahirkan di Sungailiat, 7 Juni 1985
Tanggal lulus: Agustus 2007 Menyetujui,
Dosen Pembimbing Akademik
Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si NIP. 131 930 628
Mengetahui:
Ketua Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian IPB
RIWAYAT HIDUP
Penulis memiliki nama lengkap Kindi Kalabadi. Penulis lahir di Sungailiat, 7 Juni 1985. Penulis merupakam anak dari pasangan Zainuddin Ismail dan Maryani. Riwayat pendidikan penulis dimulai dari sekolah dasar di SD N 150 Palembang tahun 1991-1997, SLTP N 29 Palembang tahun 1997-2000 dan SLTA N 5 Palembang tahun 2000-2003.
Penulis diterima di Departemen Teknik Pertanian IPB melalui jalur USMI tahun 2003. Penulis pernah melakukan praktek lapang di Perum BULOG, UPGB Jatisari pada tahun 2006 dengan judul laporan PL yaitu “Mempelajari Aspek Keteknikan dalam Pengolahan dan Penyimpanan Gabah/Beras di Perum BULOG SUB Divre Karawang”.
Kindi Kalabadi. F14103008. Modifikasi dan Uji Performansi Mesin Penyosoh Biji Buru Hotong (Setaria italica (L) Beauv.). Di bawah bimbingan Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si.
RINGKASAN
Pangan merupakan kebutuhan pokok manusia. Sebagian besar penduduk Indonesia mengkonsumsi beras sebagai pangan pokok. Pangan sangat penting bagi pemenuhan gizi manusia. Tanaman buru hotong merupakan tanaman yang dapat dimanfaatkan sebagai alternatif pangan yang berasal dari pulau Buru, Maluku. Selama ini buru hotong telah dimanfaatkan sebagai sebagai salah satu alternatif pangan pengganti beras. Penanganan pascapanen tanaman buru hotong meliputi kegiatan pemanenan, perontokan, pembersihan, pengeringan, penyosohan dan penggilingan. Masalah yang saat ini dihadapi dalam pembudidayaan tanaman buru hotong adalah rendahnya produktivitas tanaman buru hotong, selain itu terkait dengan terbatasnya pengembangan alat dan mesin pertanian dalam kegiatan prapanen sampai pasca panen tanaman buru hotong.
Penyosohan biji hotong adalah peroses pelepasan kulit ari biji hotong secara sengaja dengan beberapa prinsip penyosohan. Prinsip penyosohan pada biji hotong dapat mengikuti prinsip penyosohan pada beras. Menurut Waries (2006) prinsip penyosohan yang biasa dilakukan pada beras yaitu menggerinda dengan suatu permukaan kasar dan menekan dan menggosok. Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi hasil penyosohan antara lain adalah faktor bahan dan cara penyosohan. Faktor bahan meliputi kadar air bahan, kematangan, dan varietas bahan. Faktor cara penyosohan meliputi lama penyosohan dan ketepatan dalam melakukan penyosohan.
Mesin penyosoh biji hotong menggunakan prinsip tekan dan gesekan (friction type). Kulit biji hotong terlepas dari lembaga karena pergesekan yang terjadi antara biji hotong dengan pisau penyosoh, biji hotong dengan saringan dan sesama biji hotong. Saringan disekeliling roller penyosoh dibuat untuk memisahkan dedak dan sekam dari dalam ruang penyosohan, menuju saluran pengeluaran.
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Modifikasi dan Uji Performansi Mesin Penyosoh Biji Buru Hotong (Setaria italica (L) Beauv.”.Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Rokhani Hasbullah, M.Si, sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan bimbingan serta telah banyak memberikan masukan dan saran selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi. 2. Bapak Ir. Mad Yamin, MT dan bapak Dr. Ir. I Dewa Made Subrata, M.Agr
atas kesediaannya untuk menguji dan memberikan saran dalam penyusunan skripsi penulis.
3. Bapak Dr. Ir. Sam Herodian, MS atas dukungan dan bantuan dana selama penelitian.
4. Kedua orangtua, kakak dan adik yang senantiasa memberikan doa dan dukungan tulusnya kepada penulis.
5. Teman seperjuangan Ali Parjito dan Indra Retnowati atas bantuan, perhatian dan kerjasama selama di bangku kuliah.
6. Dedy atas dukungan dan kerjasamanya yang sangat besar selama berada di IPB.
7. Agresta, Yogo, Sujai, Nana’, taufik, semua tim hotong, soskemas AH, Pak Hendra, Pak Baasri, Pak Ujang, Ibu Iin dan semua mahasiswa TEP 40 atas kerjasama dan kebersamaannya selama ini.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun. Semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan pihak yang memerlukan.
Bogor, Januari 2008
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii
DAFTAR GAMBAR iv
DAFTAR TABEL v
DAFTAR LAMPIRAN vi
I. PENDAHULUAN 1
A. Latar Belakang 2
B. Tujuan 2
II. TINJAUAN PUSTAKA 3
A. Tanaman Buru Hotong 3
B. Penanganan Pasca Panen Tanaman Buru Hotong 4
C. Mesin Penyosoh Biji-bijian 6
D. Faktor yang Mempengaruhi Penyosohan 11
E. Hasil Uji Performansi Mesin Penyosoh Awal 13
F. Perancangan (Disain) 13
III. METODOLOGI PENELITIAN 15
A. Tempat dan Waktu 15
B. Alat dan Bahan 15
C. Prosedur Penelitian 16
IV. Disain Mesin 19
A. Pendekatan Disain 19
B. Mekanisme Kerja Mesin 20
C. Disain Fungsuinal 22
V. ANALISA TEKNIK 29 A. Kebutuhan Tenaga untuk Menggerakan Roller Penyosoh 29 B. Kebutuhan Tenaga untuk Mengatasi Gesekan pada Bearing 29
C. Kebutuhan Tenaga untuk Mengatasi Slip pada V-belt 30
VI. HASIL DAN PEMBAHASAN 31
A. Rancang Bangun Mesin Penyosoh Hotong 31
B. Hasil Uji Performansi 33
VII.KESIMPULAN DAN SARAN 38
A. Kesimpulan 38
B. Saran 38
DAFTAR PUSTAKA 39
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Tanaman buru hotong 3
Gambar 2. Vertical Abrasive Whitening Cone 7
Gambar 3. Horizontal Whitening Machine 9
Gambar 4. Jet Pearler 9
Gambar 5. Vertical Core Refine 10
Gambar 6. Horizontal Cylinder Refine 10
Gambar 7. Diagram alir proses perancangan produk 11
Gambar 8. Skema penyosohan 14
Gambar 9. Mesin penyosoh biji hotong 21
Gambar 10. Komponen-komponen mesin penyosoh biji hotong 22
Gambar 11. Hopper 25
Gambar 12. Komponen utama penyosoh 26
Gambar 13. Siklon 28
Gambar 14. Komponen penyosoh sebelum dan setelah dimodifikasi 32 Gambar15. Grafik kapasitas penyosohan mesin sebelum dan
setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama 34 Gambar 16. Grafik rendemen penyosohan mesin sebelum
dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama 35
Gambar 17. Hasil penyosohan 35
Gambar 18. Grafik kualitas penyosohan sebelum
dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama 36 Gambar 19. Grafik efektivitas pemisahan dedak dan sekam
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kandungan gizi tanaman biji buru hotong
dibandingkan dengan biji hermada dan beras 4 Tabel 2. Hasil uji performansi mesin penyosoh
hotong awal (Sutanto,2006) 13
Tabel 3. Dimensi biji buru hotong 20
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil pengukuran kapasitas dan rendemen
penyosohan hotong KA 6.2% 40
Lampiran 2. Hasil pengukuran kualitas penyosohan
hotong KA 6.2% 41
Lampiran 3. Hasil pengukuran efektivitas pemisahan dedak
dan sekam penyosohan hotong KA 6.2% 42 Lampiran 4. Hasil perhitungan kebutuhan tenaga peyosohan 43
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pangan adalah kebutuhan pokok manusia. Bahan pangan harus mengandung gizi bermanfaat bagi manusia. Manusia memanfaatkan gizi untuk pertumbuhan, perbaikan sel-sel tubuh, sumber energi dan berbagai manfaat lainnya.
Sebagaian besar penduduk Indonesia mengkonsumsi beras sebagai pangan pokok. Padahal saat ini produktivitas beras lebih rendah dibandingkan tingkat konsumsi penduduk Indonesia. Berdasarkan data Badan Pusat Statistik (BPS) tahun 2002, tingkat konsumsi penduduk per kapita mencapai 123,55 kilogram/kapita/tahun. Dengan jumlah penduduk 210 juta jiwa, setiap tahun pemerintah harus menyediakan beras sekitar 25,2 juta ton dan harus dapat diakses seluruh masyarakat baik secara fisik maupun ekonomi (harga jualnya terjangkau seluruh lapisan masyarakat). Dalam jangka panjang, masih tingginya ketergantungan konsumsi pangan pokok masyarakat terhadap beras harus dihentikan atau paling tidak bisa dikurangi. Jika tidak, dikhawatirkan dapat menggoyahkan ketahanan pangan nasional.
Rendahnya produktivitas beras Indonesia disebabkan oleh beberapa faktor seperti kondisi iklim yang tidak mendukung dalam penanaman tanaman padi, keterbatasan teknologi mulai dari prapanen sampai pascapanen beras, dan berbagai masalah lainnya. Kekurangan pangan dapat menimbulkan berbagai penyakit dan kematian.
Masalah yang saat ini dihadapi dalam pembudidayaan tanaman buru hotong adalah rendahnya produktivitas tanaman buru hotong dan terbatasnya pengembangan alat dan mesin pertanian dalam kegiatan prapanen sampai pasca panen tanaman buru hotong. Masalah pasca panen tanaman buru hotong mencakup beberapa aspek diantaranya pengeringan, penyimpanan dan pengolahan. Pengembangan alat dan mesin pertanian untuk biji hotong harus dilakukan agar meningkatkan produktivitas dan efisiensi SDM, mengurangi penyusutan hasil dan memberikan nilai tambah biji hotong.
Salah satu mesin pengolahan biji hotong yang harus dikembangkan adalah mesin penyosoh. Penyosohan tanaman buru hotong adalah proses pelepasan kulit ari hotong. Penyosohan tanaman buru hotong menjadi beras hotong dapat dilakukan dengan cara tradisional yaitu menggunakan alu/lesung dan dapat pula secara makanis. Penyosohan hotong dengan cara tradisional memakan waktu yang lama dan menghasilkan rendemen sosoh hotong yang rendah. Sebaliknya dengan menggunakan mesin penyosoh hotong akan diperoleh rendemen yang tinggi dan waktu yang singkat.
Tersedianya alsintan mempunyai arti yang penting bagi pertanian bukan hanya tanaman pangan tetapi juga semua produk pertanian.
B. Tujuan
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Tanaman Buru Hotong
Tanaman buru hotong merupakan sejenis alang-alang yang dapat tumbuh di dataran rendah sampai dengan dataran tinggi pada semua jenis lahan. Tanaman ini telah lama dikenal oleh penduduk pulau Buru (Maluku). Selama ini tanaman biji buru hotong dijadikan tanaman sela.
Taksonomi tanama biji buru hotong adalah sebagai berikut: Kelas : Monocotyledon
Famili : Gramineae (Poacceae) Genus : Setaria
Spesies : Setaria italica (L) Beauv.
Tanaman buru hotong memiliki batang yang liat, semakin kering batang tanaman hotong setelah dikeringkan akan semakin berkurang sifat liatnya. Malai adalah lanjutan dari batang. Cabang terdiri dari koloni kulit ari yang berisi biji hotong. Panjang malai hotong rata-rata 15.2 cm dengan diameter 1.2 mm dan memiliki berat rata-rata 5.7 gram/malai. Biji buru hotong memiliki ukuran panjang 1.7 mm, lebar 1.3 mm dan ketebalan 1.1 mm. Umur panen tanaman buru hotong yaitu 80-90 hari setelah tanam.
biji hotong
malai
Kandungan protein dan lemak tanaman hotong yang lebih tinggi jika dibandingkan beras, memungkinkan tanaman hotong digunakan sebagai pangan alternatif pengganti beras. Kandungan gizi pada tanaman hotong dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Kandungan gizi tanaman biji buru hotong dibandingkan dengan biji hermada dan beras (Rokhani,et.al.,2003)
Selama ini penduduk pulau Buru telah memanfaatkan tanama hotong untuk diolah menjadi bahan olahan seperti bubur, kue, wajik, dan sebagainya.
B. Penanganan Pasca Panen Tanaman Buru Hotong
Penanganan pasca panen buru hotong adalah proses penanganan dari kegiatan panen hingga kegiatan pengolahan dan pemasaran. Kegiatan penanganan pasca panen tanaman hotong sebagai berikut:
1. Pemanenan
Pemanenan tanaman hotong dilakukan jika malai telah berwarna coklat dengan keseragaman warna mencapai 90%. Rata-rata umur panen hotong 80-90 hari setelah tanam. Pemanenan tanaman hotong dilakukan dengan dua cara yaitu tradisional dan mekanis. Pemanenan secara tradisional dilakukan dengan menggunakan ani-ani dan sabit. Pemanenan denga cara ini memerlukan waktu yang lama, tenaga kerja yang banyak dan susut yang besar.
2. Perontokan
dua cara perontokan yaitu secara tradisional yaitu diinjak dan secara mekanis (mesin perontok).
3. Pembersihan
Biji hotong yang telah dirontokkan perlu dibersihkan. Pembersihan ini bertujuan utuk memisahkan biji hotong dari kotoran, jerami dan benda-benda lainnya yang dapat mengganggu proses pengolahan hotong selanjutnya. Pembersihan hotong dapat dilakukan secara manual (tradisional) atau dengan menggunakan mesin pembersih.
4. Pengeringan
Pengeringan biji hotong bertujuan untuk menurunkan kadar air yang dikandung biji hotong hingga mencapai kadar air yang aman untuk penyimpanan atau pengolahan biji hotong. Saat ini belum ada standar baku kadar air bagi penyimpanan dan pengolahan biji hotong. Metode dalam pengeringan biji hotong yaitu tradisional (penjemuran) dan mekanis.
5. Penyosohan
Menurut Waries (2006) penyosohan adalah proses pembuangan lapisan bekatul dan bagian lembaga dari biji sehingga diperoleh biji dengan penampakan menarik dan warna mengkilap. Penyosohan biji hotong bertujuan untuk memisahkan kulit ari dari butir biji dengan tingkat kerusakan minimum atau menghasilkan biji pecah kulit yang maksimum. Dasar proses pengulitan dan penyosohan biji-bijian adalah sama seperti pada penggilingan padi yaitu memberikan gaya gesek pada biji sehingga kulit biji tersosoh dari dagingnya (Purwadaria, 1980). Secara tradisional penyosohan hotong dengan cara penumbukan sehingga diperoleh biji pecah kulit dan dedak kasar.
6. Penepungan
biji hotong. Proses penepungan ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu tradisional (manual) dan mekanis (mesin penepung).
C. Mesin Peyosoh Biji-bijian
Prinsip penyosohan yang biasa dilakukan (Waries,2006) sebagai berikut: 1. Menggerinda dengan suatu permukaan kasar.
Prinsip menggerinda biasanya diterapkan pada mesin-mesin penyosoh yang dipakai pada tahap awal penyosohan. Pada tahap ini lapisan luar biji dikikis dengan permukaan kasar batu abrasif yang bergerak dengan kecepatan tinggi. Biji juga mengalami gesekan antar sesama biji selama penyosohan. Mesin penyosoh yang menggunakan pinsip penyosohan ini disebut mesin tipe gerinda (abrasif). Permukaan gesek berupa lapisan abrasif yang terbuat dari batu. Kecepatan gerak permukaan gesek di atas 900 m/menit dan tekanan sosoh di bawah 300 gram/cm2.
2. Menekan dan menggosok
Prinsip menekan dan menggosok biasanya digunakan pada tahap pertengahan atau akhir dari penyosohan. Tujuan utamanya bukan untuk mengkikis butiran biji, sehingga permukaan kasar dan pergerakan yang tinggi dari permukaan gosok tidak diperlukan, yang dibutuhkan adalah tekanan tinggi oleh permukaan halus terhadap biji-biji tersebut. Mesin penyosoh dengan menggunakan prinsip ini disebut mesin tipe gesekan (friction type). Permukaan gesek berupa tonjolan-tonjolan yang terbuat dari baja atau besi. Kecepatan gerakan permukaan gesek di bawah 300 m/menit dan tekanan sosohnya di atas 500 gram/cm2.
Menurut Wagito (1987) tipe-tipe alat penyosoh yaitu: 1. Tipe tekanan (pressure type, friction type) 2. Tipe gesekan (speed type, abrasive-roll type) 3. Tipe benturan.Tipe ini jarang digunakan.
1. Tipe Vertical Abrasive Whitening Cone
Bagian utama mesin ini berupa kerucut yang dipasang vertikal dan diputar dengan cepat. Kerucut tersebut terbuat dari besi cor yang dilapisi lapisan abrasif. Kerucut dipasang pada poros pemutar. Sekeliling kerucut juga dipasang saringan. Penyosohan terjadi pada celah di antara saringan dan permukaan kerucut. Biji akan terkikis oleh permukaan kasar kerucut, gesekan biji dengan saringan dan gesekan sesama biji.
Gambar 2. Vertical Abrasive Whitening Cone
2. Tipe Horizontal Abrasive Whitening Machine/cylinder
Mesin ini awalnya dikembangkan oleh Jepang setelah perang dunia II. Tipe mesin penyosoh ini hampir sama dengan mesin Tipe Vertical Abrasive Whitening Cone. Roll silinder yang terpasang secara horizontal adalah bagian utama mesin ini. Roll tersebut dilapisi lapisan abrasif sebagai pngkikis. Pada dinding ruang penyesosoh dipasang lempengan berlubang yang akan mengarahkan butiran biji selama penyosohan. Pada saluran pengeluaran terdapat katup penahan yang berfungsi memberikan tekanan kepada biji sebagai balasan gaya dorong dari sekrup pengumpan. Dalam keadaan berdesakan dan tertekan di dalam ruang penyosoh, butiran biji akan tersosoh silinder dan gesekan sesama biji.
Mesin penyosh tipe ini juga dikembangkan oleh negara Jepang. Prinsip kerja dan strukturnya sama dengan mesin penyosoh tipe horizontal abrasive. Mesin ini disebut jet pearler karena adanya aliran udara yang ditekan kedalam ruang penyosohan selama penyosohan sehingga diperoleh hasil yang lebih bersih. Bagian utama mesin ini adalah silinder penyosoh yang memiliki dua juring pada permukaannya. Ruang penyosoh dilengkapi dinding berbentuk segi enam yang terdiri dua belahan. Belahan ini dipasang di kiri dan kanan silinder penyosoh dan di setiap belahan atas dan bawah silinder terdapat sekrup. Sekrup berfungsi sebagai pengatur jarak antara dinding segi enam dengan silinder penyosoh. Pada dinding penyosoh dipasang saringan. Blower akan menghembuskan udara ke sela-sela butiran biji untuk menghindari timbulnya panas.
4. Engelberg Polisher
Gambar 3. Horizontal Whitening Machine Gambar 4. Jet Pearler
5. Vertical Abrasive Whitening Cylinder
Mesin ini merupakan pengembangan disain mesin penyosoh tipe kerucut vertikal. Prinsip kerja kedua mesin sama, tetapi bentuk kerucut diubah menjadi silinder vertikal. Pada mesin ini juga terdapat katup penahan yang terletak pada saluran pengeluaran. Katup ini berfungsi untuk mengatur tekanan butiran biji pada ruang penyosohan.
6. Vertical Friction Polishing Core
Penyosoh ini memiliki struktur yang hampir sama dengan penyosoh tipe kerucut abrasif vertikal. Pada tipe ini, kerucut terbuat dari besi yang memiliki permukaan berupa tonjolan-tonjolan yang terbuat dari besi. Tekanan yang terjadi dalam ruang penyosoh lebih besar daripada tipe abrasif. Tekanan tersebut dapat diatur dengan menggeser-geser pemberat yang terletak pada saluran pengeluaran.
7. Vertical Core Refiner
Fungsi mesin ini hanya sebagai pengkilap biji, sehingga tekanan dalam ruang penyosoh dan kecepatan putar kerucut relatif rendah.
Gambar 5. Vertical Core Refiner
8. Horizontal Cylinder Refiner
Gambar 6. Horizontal Cylinder Refiner
9. Rice Humidifier
Mesin pelembab ini memiliki nozel pengkabut air yang berfungsi membasahi biji. Dengan mesin ini akan diperoleh penampakan bersih dan mengkilap. Kabut air yang dihembuskan nozel akan menghanyutkan material lain yang masih melekat pada permukaan biji. Biji yang basah akan menjadi lunak sehingga memudahkan terlepasnya lapisan-lapisan bekatul yang masih menempel pada biji. Biji yang basah akan dikeringkan oleh panas yang timbul akibat pergesekan sesama biji.
Saat ini mesin penyosoh biji-bijian yang berkembang dengan pesat adalah mesin penyosoh beras. Perkembangannya menjadikan mesin penyosoh beras menjadi beberapa tipe. Beberapa mesin penyosoh biji-bijian mengikuti rancangan mesin penyosoh beras. Rancangan mesin penyosoh beras dimodifikasi agar bisa menyosoh bahan yang akan disosoh, seperti mesin penyosoh sorghum dengan menggunakan tipe gesekan (batu gerinda).
D. Faktor yang Mempengaruhi Penyosohan
1. Faktor bahan
Biji buru hotong memiliki sifat yang berbeda dengan padi tetapi hampir menyerupai sifat sorghum. Biji hotong berukuran kecil sehingga dalam penyosohan harus dipertimbangkan besarnya gaya yang dikenakan pada biji hotong agar tidak menghancurkan biji hotong. Kulit hotong juga terikat kuat pada bijinya. Kadar air bahan sangat mempengaruhi kualitas penyosohan, rendemen dan kapasitas penyosohan. Pemilihan KA bahan yang tepat akan memberikan hasil yang baik. Padi padi, beras disosoh pada KA 13-14% karena mudah dalam penyosohan dan kemungkinan beras yang pecah lebih sedikit. Jika beras disosoh pada kadar air yang tinggi, beras akan sukar disosoh dan mudah hancur. Sebaliknya beras akan mudah patah jika disosoh pada kadar air yang rendah (Soemardi,1975). Menurut Sutanto (2006), KA 6.2% adalah baik untuk penyosohan biji hotong karena menghasilkan rendemen dan persentase biji tersosoh yang tinggi.
2. Faktor mesin penyosoh
Mekanisme mesin penyosoh sangat mempengaruhi hasil penyosohan. Mekanisme penyoaohan oleh mesin harus disesuaikan dengan karakteristik bahan. Umur mesin penyosoh juga harus diperhatikan. Semakin sering mesin penyosoh digunakan, kemungkinan kerusakan mesin akan semakin besar. Perawatan terhadap komponen-komponen mesin penyosoh sangat penting untuk dilakukan. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan cepatnya keausan roll karet dalam mesin penyosoh menurut Wagito (1987) yaitu:
1. Derajat kekerasan karet 2. Kadar air bahan yang digiling 3. Jenis bahan
4. Kebersihan bahan yang digiling 5. Kekeliruan cara pemakaian
Menurut Esmay (1979), pada mesin pengupas kulit yang menggunakan roll karet sebagi pengupas, ada beberapa faktor yang mempengaruhi pengupasan yaitu:
1. Kecepatan putar roll karet
3. Tekanan dan gaya-gaya yang ditimbulkan roll karet 4. Viskositas roll karet
5. Ukuran dan bentuk padi
6. Koefisien antara roll karet dengan biji
7. Kecepatan masuk bahan (feeding rate) dan gaya yang dikenakan ke bahan
3. Sumber tenaga penggerak
Menurut Daywin et.al (1982), sumber tenaga penggerak yag umumnya digunakan dalam bidang pertanian ada enam jenis yaitu manusia, ternak, air, angin, listrik dan motor bakar. Berdasarkan penggunaanya, sumber ternaga dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu sebagai tenaga penggerak dan tenaga pemutar. Penggunanan tenaga disesuaikan dengan kebutuhan, topografi dan waktu. Pemilihan sumber tenaga untuk penyosohan yang tepat akan memberikan kualitas dan kapisitas penyosohan yang baik.
E. Hasil Uji Performansi Mesin Penyosoh Awal
Sutanto (2006) telah melakukan uji performansi terhadap mesin peyosoh bij hotong. Hasil uji performansi tersebut dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Hasil uji performansi mesin penyosoh hotong awal (Sutanto,2006)
Kriteria KA 11% KA 8.5% KA 6.2%
Kapasitas peyosohan (kg/jam) 44.86 40.90 32.15
Rendemen (%) 60.17 62.80 68.97
permukaan roller karet, gesekan biji dengan pisau-pisau plat besi dan gesekan sesama biji.
F. Perancangan (Disain)
Menurut Hardokoesoemo (1999) perancangan adalah kegiatan awal dari usaha menghasilkan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat. Fase-fase perancangan dapat dilihat pada gambar 7.
Kebutuhan
Analisis masalah dan spesifikasi produk dan perencanaan proyek
Perancangan konsep produk
Perancangan produk
Evaluasi produk hasil rancangan
Dokumentasi untuk pembuatan produk
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu
Penelitian ini dilakukan pada bulan April sampai bulan Juli tahun 2007 di Bangsal Percontohan Pengolahan Hasil Pertanian (AP4) IPB Darmaga.
B. Alat dan Bahan 1. Alat
Peralatan yang akan dilakukan selama penelitian adalah sebagai berikut: a. Mesin penyosoh
Mesin ini akan digunakan sebagai prototype. b. Fasilitas bengkel
Fasilitas bengkel yang akan digunakan antara lain las listrik, elektroda, mesin bor,tang penjepit, kunci pas, gergaji, paku, amplas, mesin bubut dan lain-lain. c. Mesin pengering
Mesin ini digunakan untuk mengeringkan hotong sampai kadar air tertentu. d. Stop watch
Stop watch berfungsi untuk mengukur waktu. e. Penggaris dan gelas ukur.
f. AUTO CAD
Program ini digunakan untuk menggambar rancangan mesin. g. Tachometer
Alat ini berfungsi mengukur kecepatan putar mesin.
2. Bahan
C. Prosedur Penelitian
Metoda penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah metoda pendekatan rancangan secara umum yaitu pendekatan rancangan fungsional dan rancangan stuktural.Tahap-tahap penelitian yang dilakukan sebagai berikut:
1. Identifikasi kebutuhan
Setiap perancangan mesin harus disesuaikan dengan kebutuhan pemakai. Kebutuhan pemakai menjadi kriteria untuk menunjukan apakah mesin yang dibuat memenuhi keinginan pemakai. Jika tidak memenuhi kehendak pengguna, maka mesin harus dimodifikasi. Pada mesin penyosoh biji hotong, proses modifikasi dilakukan untuk mendapatkan kualitas penyosohan, efektivitas pemisahan sekam dan dedak, dan kapasitas mesin yang lebih baik daripada sebelumnya.
2. Identifikasi masalah
Identifikasi masalah bertujuan untuk mengetahui masalah dan kesalahan pada struktur dan fungsi mesin yang menyebabkan mesin tidak memenuhi kriteria pengguna. Pengujian awal dilakukan terhadap mesin. Biji hotong disosoh dengan menggunakan mesin penyosoh biji hotong yang ada. Mesin penyosoh juga dibongkar agar dapat melihat komponen-komponen penyosoh secara jelas. Pengamatan kemudian dilakukan terhadap hasil penyosohan. Pengamatan juga dilakukan terhadap komponen-komponen mesin
3. Pengkonsepan rancangan
4. Proses modifikasi dan perakitan mesin
Setelah rancangan mesin dikonsep, tahap selanjutnya adalah peroses pembuatan dan perakitan komponen mesin. Komponen yang dibuat harus sesuai dengan rancangan mesin. Setelah komponen-komponen tersebut selesai dibuat, tahap selanjutnya adalah perakitan komponen sehingga dapat membentuk mekanisme penyosohan yang sesuai harapan.
5. Uji fungsi dan struktur
Pada uji fungsi, mesin penyosoh akan mengalami evaluasi. Setiap komponen akan diuji, apakah dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Pengujian berupa pengamatan juga dilakukan secara struktur terhadap masing-masing komponen. Jika mesin telah bekerja sesuai dengan fungsi dan baik secara struktur maka mesin penyosoh dapat diuji performansinya. Sebaliknya jika tidak memenuhi persyaratan maka akan kembali pada tahap pengkonsepan rancangan.
Pada tahap pengujian ini, biji hotong harus terlebih dahulu dikeringkan. Penyosohan biji hotong dilakukan pada biji hotong dengan kadar air yang sesuai yakni sebesar 6.2%. Ada empat sampel pengujian, dengan berat masing-masing sebesar 5 kg. Tiap sampel akan disosoh sebanyak dua kali atau dua kali ulangan. Hasil pengulangan tiap satu sampel diukur kriteria uji performansinya. Hasil pengukuran akan dibandingkan dengan data uji performansi tedahulu. Ada beberapa kriteria pada uji performansi yang menjadi acuan bahwa mesin telah dirancang sesuai fungsinya. Kriteria tersebut yaitu:
3. Efektivitas pemisahan dedak dan sekam
ηK = Wkout x 100% ηK = efektivitas pemisahan dedak/sekam (%)
Wkin Wkout = berat dedak/sekam yang keluar lewat
saluran pengeluaran (gram)
Wkin = berat dedak/sekam keseluruhan (gram)
4. Susut tercecer
Sts = WbTc x 100% Sts = susut tercecer(%) WbTs WbTc = berat biji tercecer (gram)
WbTs = berat biji keseluruhan hasil penyosohan (gram)
Menurut Sutanto (2006), dengan menggunakan mesin ini, hasil penyosohan biji hotong terbaik saat kadar air biji hotong sebesar 6.2%. Persentase biji hotong yang tersosoh sebesar 93%, persentase biji hotong tidak tersosoh sebesar 3.03% , persentase biji hotong pecah sebesar 3.97%, efektivitas pemisahan sekam/dedak sebesar 14.56% dan susut tercecer sebesar 5.83% . Data tersebut akan menjadi perbandingan dengan data hasil penyosohan setelah mesin dimodifikasi.
IV. DISAIN MESIN
A. Pendekatan Disain
a. Pengukuran dimensi butiran biji hotong
Dimensi butiran biji hotong tergantung pada varietas biji hotong. Pengukuran biji hotong dilakukan untuk menentukan besarnya jarak yang ideal antara permukaan roller penyosoh dengan pisau penyosoh, dalam hal ini yang digunakan adalah ukuran biji hotong yang terbesar. Jarak itu diperkirakan adalah 1.75 x ukuran biji hotong terbesar. Hal ini mengacu pada rancangan mesin penyosoh sorghum tipe abrasif (batu gerinda), dimana penyosohan sorghum terjadi pada celah antara roller penyosoh dengan saringan (clearance) (Tarma, 1983).
Pada mesin sebelum dimodifikasi, jarak antar plat penyosoh dengan permukaan roller penyosoh harus diatur. Jarak ini disesuiakan dengan ukuran diameter biji hotong. Dengan jarak yang tetap antara pisau penyosoh dan permukaan roller penyosoh, membuat pengguna tidak perlu melakukan pengaturan clearance selama penyosohan.
Ukuran diameter rata-rata biji hotong akan menjadi acuan dalam menentukan ukuran saringan. Ukuran diameter biji hotong dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
D = ( a x b x c ) 1/3 dimana D = diameter geometri rata-rata
a = diameter biji hotong terbesar (mm) b = diamter biji hotong terkecil (mm) c = tebal biji hotong (mm)
Tabel 3. Dimensi biji buru hotong (Sutanto,2006)
Komponen Pangkal Tengah Atas Rata-rata
Panjang biji (mm) 1.59 ± 0.12 1.56 ± 0.11 1.55 ± 0.11 1.57 ± 0.11 Lebar biji (mm) 1.27 ± 0.07 1.26 ± 0.10 1.26 ± 0.06 1.26 ± 0.09 Tebal biji (mm) 0.97 ± 0.10 0.95 ± 0.07 0.95 ± 0.05 0.96 ± 0.09 Diameter biji (mm) 1.25 ± 0.05 1.23 ± 0.06 1.23 ± 0.05 1.24 ± 0.03
Jarak antara pisau penyosoh dengan roller penyosoh adalah 1.75 x ukuran biji hotong terbesar yaitu sebesar 2.75 mm dan ukuran diameter saringan yaitu 0.80 mm. Jika jarak antara pisau penyosoh dengan permukaan roller
penyosoh lebih kecil daripada ukuran biji hotong, maka biji hotong akan pecah dan roller penyosoh menjadi macet. Akibatnya penyosohan tidak akan berjalan dengan sempurna, sebaliknya jika jarak tersebut terlalu jauh biji tidak akan terkikis.
B. Mekanisme Kerja Mesin
Gambar 8. Skema penyosohan
Biji hotong dimasukkan kedalam mesin melalui hopper. Biji hotong akan jatuh secara gravitasi ke dalam ruang penyosohan. Kemudian untuk sementara, saluran pengeluaran biji hotong yang terletak dibawah ruang penyosohan ditutup sampai waktu tertentu. Ruang penyosohan adalah celah antara saringan dengan silinder penyosoh. Biji hotong yang telah memadati ruang penyosoh, akan ditekan oleh himpitan dua permukaan. Roller penyosoh yang berputar, menyebabkan biji-biji hotong akan bergerak. Pisau-pisau penyosoh ini akan menghambat pergerakan biji yang bergerak-gerak selama penyosohan, sehingga kulit biji akan terkikis dan terkupas. Kulit biji hotong juga akan terkupas oleh pergesekan sesama biji hotong dan pergesekan biji hotong dengan saringan.
Gambar 9. Mesin penyosoh biji hotong
C. Disain Fugsional
Disain fungsional adalah disain yang berkenaan dengan segi fungsi atau kegunaan dari setiap elemen atau komponen penyusun alat atau mesin terhadap komoditas yang akan diproses. Setiap komponen memiliki fungsi khusus yang saling menunjang antar komponen. Secara umum ada empat fungsi utama yang ada pada mesin penyosoh hotong ini. Fungsi tersebut yaitu fungsi pemasukan dan pengeluaran biji hotong, fungsi penyosoh, fungsi pemisah biji hotong dengan kulit dan fungsi tenaga dan penggerak. Modifikasi mesin dilakukan pada fungsi penyosoh dan pemisahan biji hotong dengan hasil penyosohan. Ada sembilan komponen mesin penyosoh yang menjalankan fungsi-fungsi itu, komponen-komponen tersebut sebagai berikut:
1. Hopper
2. Rumah penyosoh
Rumah penyosoh merupkan tempat penampung elemen-elemen penyosoh mesin. Rumah penyosoh terdiri beberapa bagian yaitu
a. Pisau penyosoh: berfungsi untuk menekan dan menggesekan biji hotong hingga kulit arinya terlepas
b. Roller penyosoh: berfungsi sebagai komponen yang akan memutar biji hotong dan menyebabkan pergesekan biji hotong.
c. Saringan: berfungsi sebagai penutup roller penyosoh dan memisahkan dedak dari biji hotong yang tersosoh
3. Sistem transmisi dan dudukannya
Sistem transmisi adalah bagian penyalur tenaga dari motor listrik. Bagian ini berfungsi untuk melakukan pergerakan penyosoh. Bagian-bagian sistem transmisi pada mesin penyosoh hotong ini adalah
a. Poros: berfungsi untuk mengubah daya listrik menjadi gaya putar dan tempat memasang puli.
b. Puli: berfungsi sebagai dudukan sabuk. Diameter puli akan mempengaruhi kecepatan putar poros.
c. V-belt: berfungsi untuk menyalurkan energi listrik dari motor listrik menuju roller penyosoh
d. Bearing: berfungsi sebagai dudukan poros dan as.
4. Saluran pengeluaran biji hasil penyosohan dan dedak
Saluran pengeluaran berfugsi untuk mengeluarkan hasil penyosohan dan dedak. Saluran pengeluaran biji terletak di bawah rumah penyosohan.
5. Saluran penghisap dedak
6. Blower
Blower berfungsi untuk menghasilkan udara penghisap dan udara penghembus. Udara penghisap berguna utuk menghisap dedak, sedangkan udara penghembus akan membuang dedak menuju ruang penampung dedak (siklon).
7. Motor listrik
Motor listrik merupakan sumber tenaga penggerak mesin penyosoh hotong. Energi listrik yang dihasilkan mesin dimanfaatkan untuk menggerakkan mesin penyosoh.
8. Rangka penyangga
Rangka penyangga berfungsi sebagai penopang mesin penyosoh, motor listrik, dan blower.
9. Siklon
Siklon berfungsi untuk menampung bekatul dan kulit hasil penyosohan sehingga hasil penyosohan akan bersih.
D. Disain Struktural
Disain struktural berkenaan dengan bahan dasar dan konstruksi alat atau mesin. Pemilihan bahan dasar komponen-komponen mesin didasarkan beberapa pertimbangan, seperti kekuatan bahan, sifat bahan, keamanan, kemudahan mendapatkan bahan dan harga bahan. Sebagaian besar bahan dasar pembuat komponen mesin penyosoh hotong ini adalah besi. Besi yang dipilih umumnya adalah plat besi dengan ketebalan 1.5 sampai dengan 2 mm. Plat besi tersebut mudah didapatkan di pasaran, kokoh dan mudah untuk ditempa.
Hopper
Siklon
Rumah penyosoh
Blower
Sistem transmisi
Motor listrik
Saluran pengeluaran biji hotong
Gambar 10. Komponen-komponen mesin penyosoh biji hotong
1. Hopper
Hopper terbuat dari plat besi dengan bentuk limas terbalik yang terpotong di bagian bawah. Ukuran bagian atas hopper (20 x 30) cm, ukuran bagian bawah hopper (13 x 17) cm dengan ketinggian 21 cm.
2. Rumah penyosoh
a. Roller penyosoh terbuat dari silinder karet yang didudukkan pada poros penggerak yang terbuat dari besi dengan diameter 1 inchi. Karet roller
memiliki diameter 22 cm, tebal 4 cm dan beratnya 8.47 kg.
b. Saringan terbuat dari plat besi dengan ketebalan 1 mm. Ukuran diameter lubang saringan sebesar 0.8 mm. Saringan dirivet pada kerangka saringan. c. Kerangka saringan merupakan tempat melekatnya saringan dan pisau
penyosoh. Kerangka saringan terbuat dari besi strip dengan ketebalan 2 mm dan lebar 2 cm. Pisau penyosoh melekat pada kerangka. Pisau penyosoh terbuat dari plat besi strip dengan lebar 2 cm, panjang 15 cm dan tebal 2 mm. Pisau penyosoh dibuat miring dengan sudut kemiringan 300. Jarak antar pisau penyosoh dengan roller penyosoh 2.75 mm. Rangka saringan memiliki diameter 24 cm dan panjang 15 cm. Jarak antara saringan dengan roller penyosoh 1 cm. Pada bagian bawah saringan terdapat saluran pengeluaran biji hotong dengan ukuran (6 x 15) cm.
Gambar 12. Komponen utama penyosoh
3. Sistem transmisi
4. Saluran pengeluaran biji hasil penyosohan dan dedak.
Saluaran pengeluaran biji hasil penyosohan berbentuk balok yang terbuat dari plat besi dengan ukuran (10 x 9 ) cm. Saluran pengeluaran dedak juga terbuat dari plat besi dan berbentuk balok.
5. Saluran pengisap dedak
Salura penghisap dedak terbuat dari PVC dengan bentuk silider. Ukuran diameter dan panjangya saluran akan disesuaikan dengan kecepatan alira udara yang dibutuhkan.
6. Blower
Blower yang digunakan merupakan blower model siput dengan diameter
blower 25 cm. Spesifikasi motor penggerak blower yaitu motor 1 phasa, tegangan yang digunakan 220 Volt dan rpm 3000/3666.
7. Motor listrik
Motor listrik yang diguakan merupakan motor listrik AC 3 phasa, dengan daya yang dihasilkan 2.2 kW, tegangan yang digunakan 500 Volt dan rpm sebesar 1425 rpm.
8. Rangka penyangga
Rangka penyangga merupakan meja persegi panjang yang terbuat dari plat besi dengan ukuran (57 x 23 ) cm dan tingginya 65 cm.
9. Siklon
BAB V. KEBUTUHAN TENAGA
A. Kebutuhan Tenaga untuk Menggerakan Roller Penyososoh
Beberapa faktor yang menentukan besarnya tenaga yang dibutuhkan oleh
roller penyosoh adalah daya yang ditransmisikan v-belt dan puli, kecepatan putar
roller, dan momen torsi. Menurut Sears dan Zemansky (1955), tenaga gerak rotasi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
T1= Mt x ω x 0.746 v = kecepatan linear (m/det) m = massa roller (kg) r = jari-jari silinder (m)
I = momen kelembaman (Kg.m2)
Karena poros berputar dengan kecepatan sudut yang konstan maka α = ω. Silinder roller adalah silinder pejal. Tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan
roller penyosoh sebesar 0.041 HP (lampiran 5).
B. Kebutuhan Tenaga untuk Mengatasi Gesekan pada Bearing
Untuk menghitung kehilangan tenaga pada beraing dapat digunakan rumus Nash (1972) yaitu sebagai berikut:
T2 = Mt x N 557.552
N = kecepatan putaran (rpm)
Besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk mengatasi gesekan pada bearing
yaitu sebesar 1.903 HP (lampiran 5).
C. Kebutuhan Tenaga untuk Mengatasi Slip pada V-belt
Kehilangan tenaga yang disebabkan slip pada v-belt dan puli dapat dihiting dengan persamaan berikut:
T3 = s(T1 + T2)
T3 = tenaga yang hilang karena slip pada v-belt (Hp)
s = slip yang terjadi (%), menurut Hall at.al (1961) adalah 3 – 4 %
Besarnya tenaga yang diperlukan untuk mengatasi slip pada v-belt yaitu sebesar 0.078 HP (lampiran 5)
Kebutuhan tenaga untuk melakukan penyosohan oleh mesin penyosoh biji hotong adalah jumlah dari semua tenaga yang dibutuhkan untuk roller penyosoh, bearing dan untuk mengatasi slip. Besarnya tenaga tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
T4 = T1 + T2 +T3
T4 = total tenaga untuk melakukan penyosohan (Hp)
BAB VI. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Rancang Bangun Mesin Penyosoh Hotong a. Analisa masalah
Setelah tahap identifikasi kebutuhan, tahap selanjutnya adalah identifikasi masalah. Berdasarkan pengamatan dan pengujian awal, ternyata mesin dapat menyosoh biji hotong dengan baik sebanyak tiga kali penyosohan. Meskipun sebagian besar biji hotong tersosoh, biji hotong yang tidak tersosoh dan pecah relatif banyak. Permasalahan terbesar pada mesin penyosoh ini adalah masih bercampurnya kulit dan dedak biji hotong dengan hasil penyosohan hotong. Ada dua penyebab masalah tersebut. Pertama, rendahnya daya hisap angin yang dikeluarkan oleh blower, untuk menghisap kulit dan dedak dari hasil penyosohan. Penyebabnya adalah jarak antara blower dan saluran pengeluaran terlalu jauh sehingga memerlukan pipa yang relatif panjang. Kedua, saluran pengeluaran untuk dedak, sekam dan biji sosoh adalah sama, mengakibatkan sekam/dedak terhalang dari angin hisap oleh banyaknya biji sosoh.
Secara struktur, mesin penyosoh memiliki konstruksi yang kokoh. Tetapi masih ada celah-celah pada rumah penyosohan akibatnya ada biji hotong yang terlempar keluar yang mengakibatkan besarnya susut tercecer.
b. Proses modifikasi
Berdasarkan hasil identifikasi masalah, diperoleh rancangan konsep mesin penyosoh sebagai berikut
1. Penutup roller penyosoh
Penutup roller penyosoh akan terbuat dari plat besi yang memiliki lubang-lubang. Plat ini berfungsi sebagai saringan. Saringan ini berfungsi untuk memisahkan katul dari biji hotong tersosoh. Ukuran kisi-kisi saringan tentu saja hanya dapat dilewati oleh kulit dan dedak. Kulit dan dedak yang telah melewati saringan akan dihisap oleh blower dan dibawa ke saluran pembuangan. Saluran pembuangan sekam dan bekatul akan dihubungkan dengan siklon.
2. Pisau penyosoh
Prinsip penyosohan yang dilakukan sama dengan prinsip awal yaitu menggunakan gesekan dan tekanan (friction type). Gesekan yang terjadi yaitu antara sesama biji hotong, biji hotong dengan saringan dan biji hotong dengan pisau penyosoh. Pisau penyosoh terbuat dari besi dan dibuat tajam pada ujungnya. Pisau akan mengupas kulit biji hotong. Agar penyosohan semakin efektif, maka pisau penyosoh dibuat enam buah mengikuti rancangan sebelumnya. Tipe mesin ini mengikuti rancangan mesin penyosoh beras tipe Engelberg.
Gambar 14. Komponen penyosoh sebelum dan setelah dimodifikasi
3. Pengatur keluaran biji hotong hasil penyosohan.
B. Hasil Uji Performansi
Untuk mengetahui hasil modifikasi mesin, dilakukan uji performansi. Biji hotong dikeringkan sampai mencapai kadar air 6.2%. Pengeringan dilakukan dengan menggunakan bed dryer. Udara panas ditiup oleh blower menuju rak-rak pengeringan di mana biji hotong berada. Pengeringan dengan menggunakan alat pengeringan memiliki beberapa keuntungan dibandingkan penjemuran (panas matahari) antara lain waktu pengeringan yang dibutuhkan singkat dan susut tercecer yang sedikit. Hasil uji performansi mesin penyosoh pada biji hotong dengan kadar air 6.2% dapat dilihat pada tabel 4.
Tabel 4. Hasil uji performansi
Kriteria KA 6.2%
Kapasitas Penyosohan (Kg/Jam) 18.42
Rendemen (%) 72.95
Efektivitas Kipas (%) 97.65
Biji Tersosoh (%) 93.69
Biji Tidak Tersosoh (%) 5.58
Biji Pecah (%) 0.73
a. Kapasitas penyosohan
Kapasitas penyosohan menunjukan kemampuan mesin untuk melakukan penyosohan pada waktu tertentu. Penyosohan yang baik hanya memerlukan waktu yang singkat. Semakin sedikit waktu yang diperlukan untuk melakukan penyosohan maka akan semakin besar kapasitas penyosohan. Sebaliknya jika waktu yang diperlukan untuk melakukan penyosohan lama, akan semakin kecil kapasitas penyosohan.
15
Gambar 15. Grafik kapasitas penyosohan mesin sebelum dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama
b. Rendemen penyosohan
Rendemen adalah hasil bagi antara berat hasil penyosohan dengan berat awal bahan yang akan disosoh. Soemardi (1975) menyatakan bahwa rendemen sosoh dipengaruhi oleh tiga faktor yaitu faktor bahan (kadar air, varietas, tingkat kematangan), faktor alat atau mesin (jenis-jenis mesin, umur mesin) dan faktor hasil sosoh (derajat sosoh).
68
Gambar 16. Grafik rendemen penyosohan mesin sebelum dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama
c. Kualitas penyosohan
Pada uji penyosohan hotong ada tiga parameter yang digunakan untuk menunjukkan kualitas penyosohan yaitu persentase biji tersosoh, persentase biji tidak tersosoh dan persentase biji pecah. Selain kadar air bahan, cara penyosohan dan mesin penysosoh adalah salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas penyosohan. Sampel seberat 1 gram yang diambil secara acak dari hasil penyosohan, digunakan sebagai contoh untuk mengetahui kualitas penyosohan. Sampel dipisah secara manual menjadi tiga bagian yaitu biji tersosoh, biji taktersosoh dan biji pecah. Tiap bagian kemudian akan ditimbang dan berat per bagain dibagi berat awal sampel.
Persentase biji tersosoh ialah berat biji tersosoh dibagi berat awal biji yang akan disosoh. Semakin besar persentase biji tersosoh berarti semakin banyak biji yang tersosoh. Berdasarkan gambar 18, setelah mesin dimodifikasi persentase biji yang tersosoh mengalami peningkatan yaitu sebesar 93.69%, sedangkan sebelum dimodifikasi sebesar 93.00%
biji tersosoh biji tidak tersosoh biji pecah
sebelum dimodifikasi setelah dimodifikasi
Gambar 18. Grafik kualitas penyosohan mesin sebelum dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama
Persentase biji tidak tersosoh ialah berat biji tidak tersosoh dibagi berat awal biji yang akan disosoh. Semakin besar persentase biji tidak tersosoh berarti semakin banyak biji yang tidak tersosoh. Persentase biji tidak tersosoh setelah modifikasi sebesar 5.58% dan sebelum dimodifikasi sebesar 3.03%.
Persentase biji pecah ialah berat biji pecah dibagi berat awal biji yang akan disosoh. Semakin besar persentase biji pecah berarti semakin banyak biji yang pecah. Berdasarkan gambar 18, persentase biji hotong yang pecah setelah dimodifikasi lebih sedikit yaitu sebesar 0.73%, sedangkan sebelum dimodifikasi sebesar 3.97%. Hal ini menunjukkan bahwa mesin dapat mengurangi jumlah biji hotong yang pecah selama penyosohan.
d. Efektivitas pemisahan dedak dan sekam
makanan bayi, insektisida, minyak goreng dan margarin (Ciptadi,1976). Sekam atau kulit ari dapat dimanfaatkan sebagai briket yang dapat menjadi bahan baker alternatif. Efektivitas pemisahan dedak dan sekam didapat dari hasil bagi berat sekam dan dedak di siklon dengan berat total sekam dan dedak hasil penyosohan. Berat total adalah berat sekam dan dedak di siklon dijumlah berat sekam dan dedak yang tertinggal di hotong sosoh. Semakin besar efektivitas pemisahan, hasil penyosohan akan semakin bersih.
0
Gambar 19. Grafik efektivitas pemisahan dedak dan sekam sebelum dan setelah dimodifikasi pada kadar air yang sama
VII. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1. Mesin penyosoh biji hotong menggunakna prinsip gesekan dan tekanan mengikuti mesin penyosoh beras tipe engelberg.
2. Kapasitas mesin ini sebesar 18.42 Kg/Jam. Waktu yang diperlukan untuk penyosohan lama karena biji hotong ditahan dalam rumah penyosoh dalam jangka waktu yang lama agar kualitas penyosohan dan evektifitas pemisahan sekam dan dedak maksimal. Rendemen sosoh lebih besar daripada mesin sebelum dimodifikasi yakni sebesar 72.95%.
3. Efektivitas pemisahan dedak dan sekam mesin ini sebesar 97.65%. Efektivitas kipas hasil modifikasi ini lebih baik dibandingkan efektivitas kipas mesin sebelumnya
4. Kualitas penyosohan mesin hasil modifikasi lebih meningkat daripada mesin sebulum dimodifikasi. Persentase biji tersosoh sebesar 93.69%, persentase biji tidak tersosoh sebesar 5.58%, persentase biji pecah sebesar 0.73%.
B. Saran
1. Dengan menggunakan rancangan dan metode yang sama, sebaiknya mesin penyosoh ini diubah menjadi tipe mesin kontinyu sehingga kapasitas penyosohan meningkat.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1975. Kadar air dan Daya Tahan
gabah.FAMETETA.IPB.Bogor.Seminar.
Araullo,E.V., D.B.Padua and M.Graham. 1976. Rice Postharvest Technology. International Development Research Centre. Canada.
Ciptadi,W,Z.Nasution.1976.Padi dan Pengolahannya. Departemen Teknologi Hasil Pertanian. Fatemeta. IPB. Bogor.
Daywin,F.J.,R.G.Sitompul,L.Katu,M.Djojomartono, S.Sopardjo. 1980. Motor Bakar dan Traktor Pertaian. Jurusan Keteknikan Pertanian. IPB. Bogor. Esmay,Merle.L.1979. Rice Prostproducing Technology in The Tropics. The
University Press of Hawaii.Honolulu.
Goltziker,M.D. 1975. Machine Design. Mir Publisher, Moscow.
Harahap, M.Rivai. 2004. Disain dan Uji Performansi Mesin Pengupas Kulit Biji Hotong. IPB. Bogor.Skripsi.
Harsokusoemo,D. 1999. Pengantar Perancangan Teknik. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi. Departemen Pendidikan Nasional.Jakarta.
Purwadaria,H.K. 1980. Pengolahan Sorgum Terutama pada Penyosohannya. IPB. Bogor.
Purwanegara, Tarma. 1983. Disain dan Studi Teknis Prototype Alat Penysoh Sorghum. IPB. Bogor.Skripsi.
Sularso,Kiyokatso Suga. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin Cetakan ke sebelas. Pradnya Paramita: Jakarta.
Sutanto. 2006. Uji Performansi Mesin Penyosoh dan Penepung Biji Buru Hotong (Setaria italica (L) Beauv.).IPB.Bogor.Skripsi.
Taraman,R.D.1976. Alat Pengolahan Hasil Pertanian. Departemen Mekanisasi Petanian.FATEMETA.IPB.Bogor.
Wagito.1987.Penyebaran Mesin Penggiling Padi (Huller dan Polisher) di Kabupaten Daerah Tingkat II Jember. Fakultas Pertanian.Universitas Jember. Laporan Penelitian.
