Desain Perajang Serbaguna Dengan Tipe Blade Sliding dan Sistem Transfer
Tenaga Semi Mekanis Dan Mekanis
Raden Mursidi1) 1)
Staf Pengajar Program Studi Teknik Pertanian Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya Indralaya
Email: [email protected]
ABSTRAK
Alat Perajang adalah salah satu unit operasi pengecilan ukuran untuk penanganan pascapanen komoditi umbi-umbian dan buah-buahan. Pengecilan ukuran berfungsi memperluas permukaan bahan hasil pertanian agar mempermudah proses lanjut diantaranya pendistribusian, tahap pengecilan ukuran lanjutan, pengeringan, penggorengan, mempermudah difusi dan osmosis bahan substitusi larutan. Penelitian bertujuan mendesain dan mengimplementasikan alat perajang serbaguna tipe sliding blade bertenaga semi mekanis dan mekanis dengan memperdalam kajian/analisis teknik yang mencakup kapasitas kerja, efisiensi dan kebutuhan energi. Dari Analisis struktural dan fungsional alat perajang tipe sliding blade memiliki karakteristik komponen yang spesifik yaitu 1) adanya sistem penyimpanan tenaga (flywheel), 2) dua sistem transfer tenaga semimekanis dan mekanis (manual dan motor listrik), 3) sistem peluncur (bearing) gerakan horizontal pisau pemotong/pengiris (sliding blade) dan 4) sistem pengumpan langsung (throw in) yang fleksibel untuk berbagai ukuran bahan dan posisi pemotongan. Sampel bahan yang digunakan untuk pengujian alat perajang adalah ubi kayu dan pisang. Kondisi bahan yang akan diiris atau dirajang dibuat seragam dalam bentuk dan ukuran serta ketebalan pemotongan/pengirisan pisang dan ubi kayu adalah 3 mm dengan posisi memotong/mengiris melintang serat bahan. Kecepatan gerak peluncur pisau secara horizontal tanpa beban dengan transfer tenaga mekanis dan semimekanis yang dioperasionalkan, masing-masing adalah 0,24 m/s (27,7 rpm) dan 0,19 m/s (21,93 rpm). Rata-rata kapasitas kerja perajang secara mekanis dan semi mekanis untuk ubi kayu masing-masing adalah 246,45 g/menit (14,79 kg/jam) dan 199,95 g/menit (11,99 kg/jam), sedangkan jika menggunakan pisang adalah 162,71 g/menit ( 9,76 kg/jam) dan 132,01 g/menit ( 7,92 kg/jam). Faktor yang mempengaruhi kapasitas kerja adalah sifat fisik bahan (kekerasan) bahan dan perbedaan kemampuan mentransfer tenaga pada perajangan.
Keywords: Perajangan, sliding blade, kapasitas, semi mekanis, mekanis, throw in
PENDAHULUAN
Pascapanen beberapa komoditi Hasil pertanian akan mengalami perubahan kematangan) secara biologis dan fisiologis, yang dapat hilang atau menurunkan produksi dan mutu produk. Salah satu komponen penyusun produk pertanian yang harus dapat dikendalikan agar tidak mempercepat kerusakan hasil pertanian adalah kadar air. Karena air dalam produk hasil pertanian sebagai pelarut dalam sel jaringan yang memacu proses metabolisme, biologis dan fisiologis untuk mencapai tingkat kematangan dan juga memicu sebagai media atau habitat bagi pertumbuhan mikroorganisme pada produk pertanian. Penyelamatan produksi pertanian melalui teknologi pascapanen sangat penting untuk dilakukan agar dapat menekan kehilangan atau kerusakan hasil atau kemubaziran produksi menjadi produk yang terdeversifikasi dan memiliki umur simpan yang lama dan terjaga mutunya.
Tujuan pengecilan ukuran adalah sebagai unit operasi tahap awal untuk mempermudah proses lanjut pada rangkaian proses pengawetan hasil pertanian antara lain pengeringan, penggorengan, pengasinan, pemanisan, ekstraksi, destilasi, pencampuranPerajangan adalah salah satu subunit operasi pengecil ukuran pada tahap awal pascapanen bagi hasil pertanian yang memiliki kadar air yang tinggi Ditinjau dari aspek teknis fungsi pengacilan ukuran untuk memperkecil ukuran bahan dengan memperhatikan atau memanipulasi demensi luas permukaan dan ketebalan.
Luas permukaan dan ketebalan adalah dua kondisi demensi produk yang harus dimanipulasi pada mekanisme perajangan, agar dapat mempercepat proses transfer panas pada proses pengeringan, penggorengan dan lainnya sehingga memacu accelerasi migrasi air bahan sampai pada kadar air tertentu. Metode perajangan hasil pertanian telah banyak diterapkan dengan
perbebdaan mekanisme yang beragam ditinjau dari aspek teknis mekanisme pengumpanan, sistem penyaluran dan jenis tenaga, dan pisau perajang. Untuk memperoleh alat perajang yang efisien pertamatama harus harus dapat memodifikasi sistem penyaluran tenaga yang mampu memperkecil gesekan pada bantalan (bearing) sebagai komponen gerakan rotasi dan mendatar serta bidang kontak meja perajang terhadap permukaan bahan. Desain alat perajangan umbi-umbian atau buah-buahan lebih memperhatikan konsumsi energi yang efisien agar tidak memperbesar biaya produksi dalam suatu usaha agroindustri di bidang pengolahan makanan.
Disamping itu aspek ergonomika juga menjadi pertimbangan yang penting untuk menurunkan beban kerja operator. Keluaran yang diharapkan dengan desain alat perajangan untuk produk umbi dan buah adalah alat yang memiliki keunggulan antara lain konsumsi energinya rendah, harga murah dan mudah dalam pengoperasian (pengumpanan bahan) serta performen perajangan yang baik dari sisi kapasitas produksi dan mutu. Pada penelitian ini telah didesain dan dirakit alat perajangan dengan mempertimbangkan sifat fisik bahan hasil pertanian yang dikecilkan ukurannya. Prinsip dasar dalam merancangan alat perajang harus mengetahui sifat fisik diantaranya ketebalan bahan yang dirajang dan kekerasannya.
METODE
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Perbengkelan dan Alsin Pertanian Program Studi Teknik Pertanian Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sriwijaya Indralaya. Bahan yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari bahan untuk mendesain alat yaitu kertas karton, program menggambar teknik, kertas A4, tinta printer; sedangkan bahan dan komponen untuk membuat alat perajang adalah besi siku 1,25 inchi plat besi tebal 6 mm, as besi, siku steenlis 1 inci, bearing 19 mm dan 8 mm. Baut dan mur 14 mm, motor listrik 250 watt, V-belt, pulley dan poros engkol. Sampel bahan yang dipergunakan untuk menguji alat perajangan adalah buah pisang (Musa paradica,sp) dan ketela pohon (manihot esculenta,sp) tanpa kulit . Alat bantu kerja dan instrumen pengukuran yang dipergunakan untuk mendesain,merakit dan menguji alat perajang adalah laptop dan printer, gerinda potong dan sander, las listrik, las argon, bor listrik, tachometer, multitester, ampere meter, stopwatch, digital balance dan mikrometer.
Pada identifikasi karakteristik pisang dan ubi kayu dilakukan pengukuran parameter yang meliputi kekerasan dan ketebalan bahan yang dirajang, Pengujian alat dilakukan pada 2 sumber tenaga yaitu tenaga manual dan tenaga motor listrik untuk mengetahui kapasitas perajangan yang dihasilkan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Deskripsi Perancangan
Alat perajang yang telah dirancang dan diimplementasikan merupakan hasil modifikasi beberapa alat yang sudah ada dengan lebih mempertimbangkan pertimbangan perubahan aspek teknis yang spesifik diantaranya aplikasi kombinasi sumber tenaga, memperlebar pisau perajang dan pengumpanan, memperbaiki sistem transmissi tenaga perajangan. Bagian utama alat perajang yaitu Kerangka, sistem penyaluran tenaga dan sistem perajang (Gambar 1).
Gambar 1. Deskripsi Komponen Alat perajang: 1) sumber tenaga semi mekanis (tuaspemutar poros engkol) dan mekanis ( motor listrik), 2) perajang (sliding blade) 3) poros engkol (Crankshaft), 4) kerangka utama dan 5) tuas penggerak perajang (push rod)
4 2
3
5 1
Tenaga Penggerak
Alat perajang ini menggunakan 2 sumber tenaga secara terpadu yaitu tenaga manual dan tenaga motor listrik. Tenaga manusia disalurkan sebagai tenaga perajang menggunakan poros engkol. Motor listrik sebagai tenaga mekanis mempunyai daya 0,375 KW dengan kecepatan putar 1325 rpm. Dalam uji coba sumber tenaga manusia dan motor listrik mampu menyalurkan tenaga untuk tenaga mekanik perajangan.
Gambar 2. Tenaga Penggerak: a) lengan pemutar manual (handle) dan (b) MotorListrik
Kerangka
Untuk menyatukan hubungan masing-masing komponen dan menopang bagian-bagian komponen sistem perajang diperlukan kerangka. Kerangka berasal dari besi siku 1,25 inchi dengan ketebalan 2 mm. Penggunaan kerangka dengan bahan besi siku dengan ukuran tersebut dimaksudkan untuk rancangan tahap awal prototipe dan dengan alasan teknis bahwa beban komponen tidak menyebabkan deformasi kerangka tersebut. Berdasarkan pengujian kerangka berfungsi dengan baik menopang dan menahan beban tarik sistem transmisi tenaga (Gambar 1).
Gambar 3. Kerangka Utama
Sistem Transmisi
Tenaga yang dihasilkan dari sumber tenaga manual dan motor listrik disalurkan dengan sistem transmisi sabuk dan puli. Puli yang digunakan memiliki diameter 5 inchi dan sabuk V yaitu sabuk V dengan seri A5. Sedangkan tenaga perajang menggunakan flywheel yang berfungsi sebagai pros engkol untuk menggerak meja tempat melekatnya pisau pemotong. Kecepatan putaran 30 rpm adalah adalah kecepatan putaran tanpa beban yang diaplikasikan merajang pisang dan ubi. (Gambar 2)
a
Gambar 4. Sistem Transmisi tenaga perajang: a) pulley, b) crankshaf, c) push rod, d) V-beltdan e) motor listrik dan lengan pemutar secara manual.
Pisau Pemotong
Pisau pemotong berfungsi untuk memotong ubi kayu menjadi bentuk chip potongan melintang ubi dan pisang. Pisau pemotong terbuat dari besi baja yang diasah pada salah satu sisi lidah pisau (blade) Papan penyangga bahan yang akan dirajang menggunakan bahan platik yang dilekatkan pada meja penggerak pisau perajang. Pergerakan pisau pada meja penyangga dengan sistem pergeseran secara horizontal bolak balik oleh beberapa bantalan bearing disisi kanan dan kiri meja. Bearing mengatur pengeseran meja terhadap rel pada sisi atas dan bawah. Pergeseran dengan bantalan bearing dimaksudkan untuk mengurangi gesekan. Berdasarkan pengamatan penggunaan bearing sebagai lintasan bantalan meja penyangga pisau dapat memperlancar pergerakan bolak-balik pisau perajang (Gambar)
Gambar 5. Meja Pisau Perajang: a) meja penyangga bahan yang dirajang dan b) pisauperajang (blade)
Karakteristik Alat Perajang
Sifat Fisik Pisang dan ubi
Mekanisme proses perajangan sangat ditentukan oleh sifat fisik bahan, karena sangat mempengaruhi pemilihan demensi alat yang akan dirancangan dan suplai energi. Umbi ketela pohon dan pisang memiliki perbedaan kekerasan dan luas penampang bahan yang dipotong. Kedua sifat fisik ini dapat menghambat gaya horizontal pada proses perajangan yang disebabkan besaran tekanan pisau pemotong tegak lurus terhadap bahan dan gesekan terhadap luas permukaan bahan yang dipotong. Pada tabel 1 rata-rata kekerasan ubi kayu yang dirajang dengan tenaga motor listrik dan manual masing-masing adalah 6,32 kg.s/mm dan 6,13 kg.s/mm, sedangkan kekerasan pisang
a b c d e a b
masing-masing adalah 3,26 kg.s/mm dan 3,33 kg.s/mm. Rata-rata ukuran luas penampang umbi ketela pohon dan pisang adalah 27,78 cm2dan 26,92 cm2.
Tabel 1. Rata-rata kekerasan umbi ketela pohon dan pisang panjang
Sumber Tenaga
Kekerasan bahan yang dirajang
Ubi kayu (kg.s/mm) Pisang (kg.s/mm)
6,21 3,25 Motor Listrik 6,34 3,44 6,42 3,11 Total 18,97 9,80 Rata-rata 6,32 3,26 6,22 3,23 Manual 5,98 3,45 6,19 3,31 Total 18,39 9,99 Rata 6,13 3,33
Kapasitas Kerja Alat Perajang
Alat perajang dianalisis kapasitas kerjanya pada kecepatan putaran 30 rpm untuk 2 macam bahan yaitu umbi ketela pohon dan pisang panjang. Berdasarkan tabel 2. Kapasitas perajangan dihasilkan pada dua sumber tenaga yaitu secara semi mekanis dan mekanis. Kapasitas kerja yang dihasilkan pada perajangan umbi ketela pohon lebih tinggi dari pisang karena kekerasan umbi ketela pohon lebih tinggi dibandingkan kekerasan pisang (Tabel 2).
Tabel 2. Hasil Kapasitas Perajangan berdasarkan sumber tenaga dan bahan yang Dirajang pada kecepatan putaran unloading 30 rpm
Sumber Tenaga Bahan yang dirajang
Pisang (kg/jam) Umbi ketela pohon (kg/jam)
14,64 9,80 Motor Listrik 15,30 9,28 14,23 10,20 Total 44,37 29,28 Rata-rata 14,79 11,99 11,90 7,96 Manual 10,87 7,44 13,2 8,0 Total 35,97 23,76 Rata 9,76 7,92
Kapasitas kerja berdasarkan sumber tenaga motor listrik lebih tinggi dari tenaga manual, hal ini disebabkan tenaga yang ditransfer lebih stabil dibandingkan dengan tenaga manusia. Pengujian kapasitas kerja pada penelitian ini ditentukan pada kecepatan putaran 30 rpm , hal ini dimaksudkan menyetarakan kemampuan kecepatan putaran yang dilakukan oleh manusia pada saat umloading. Kekerasan dapat menghambat gaya horizontal perajangan, sehingga kapasitas kerja yang dihasilkan
lebih rendah.
KESIMPULAN
Kecepatan gerak peluncur pisau secara horizontal tanpa beban dengan transfer tenaga mekanis dan semimekanis yang dioperasionalkan, masing-masing adalah 0,24 m/s (27,7 rpm) dan 0,19 m/s (21,93 rpm). Rata-rata kapasitas kerja perajang secara mekanis dan semi mekanis untuk ubi kayu masing-masing adalah 246,45 g/menit (14,79 kg/jam) dan 199,95 g/menit (11,99 kg/jam), sedangkan jika menggunakan pisang adalah 162,71 g/menit ( 9,76 kg/jam) dan 132,01 g/menit ( 7,92 kg/jam). Faktor yang mempengaruhi kapasitas kerja adalah sifat fisik bahan (kekerasan) bahan dan perbedaan kemampuan mentransfer tenaga pada perajangan. Alat perajang dapat digunakan untuk buah-buahan yang berukuran tebal perajangan lebih besar daripada pisang dan umbi ketela pohon, karena memiliki panjang langkah pemotongan 20 cm.
DAFTAR PUSTAKA
Ali Mokhtar, Moch. Agus Kresno, 2010. Penggunaan Mesin Pemotong Kerupuk Hemat Energi Untuk Meningkatkan Produksi Dan Kwalitas Kerupuk Rambak Singkong, Jurnal Dedikasi, Vol. 7, 2010.
Dedi R. Pranata Barus, Ainun Rohanah dan Achwil Putra Munir . 2013. Uji Jumlah Mata Pisau Pada Alat Pengiris Singkong Mekanis. Departemen Teknologi Pertanian, Fakultas Pertanian USU. Ilmu dan Teknologi Pangan. Jurnal Rekayasa Pangan dan Pertanian., Vol.I ,No. 2.
Hafzoh Batubara (1), Tri Rahayuni (2), Riadi Budiman(3). 2014. Rancang Bangun Mesin Perajang Singkong Untuk Meningkatkan Efisiensi Waktu Perajangan Dan Menurunkan Keluahan Musculoskeletal. Program Studi Teknik Industri , Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik,Program Studi Agronomi, Fakultas Pertanian. Universitas Tanjungpura. Jurnal ELKHA Vol.6, No 1, Maret 2014
Meiky Saputra, Dicky, Herwandi dan Yuli Dharta. 2012. Mesin Pemotong Singkong Kapasitas 120 kg/jam. Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung. Jurnal Manutech, Vol:4, No: 2. Hal: 30 – 44 .
Musthofa Lutfi, Sigit Setiawan, dan Wahyunanto A.Nugroho. 2010. Rancang Bangun Perajang Ubi Kayu Pisau Horizontal. Teknik Pertanian, Universitas Brawijaya. Jurnal Rekayasa Mesin Vol.1, No. 2 Tahun 2010 : 41-46. ISSN 0216-468X
Tantan Widiantara, 2010. Effisiensi Pengirisan Bawang Merah Dengan Variasi Sudut Kemiringan Pisau Pada Alat Pengiris Bawang Merah Tipe Pengiris Vertikal, Jurnal Teknologi Pertanian, Vol. 6, No. 2, pp. 60-64, 2010.
