PENGGORENG KERIPIK BUAH
oleh:
Aries Hermawan
NPM : 11321012
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA
SURABAYA
TUGAS AKHIR
PERANCANGAN ALAT TEKNOLOGI TEPAT GUNA MESIN
PENGGORENG KERIPIK BUAH
DESIGN TOOL APPROPRIATE TECHNOLOGY FRYING
MACHINE FRUIT CHIPS
Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik
Universitas Wijaya Putra Surabaya
oleh:
Aries Hermawan
NPM : 11321012
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA
SURABAYA
ii
NAMA
: Aries Hermawan
NPM
: 11321012
FAKULTAS
: Teknik
PROGRAM STUDI : Teknik Mesin
JUDUL
: Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin
Penggoreng Keripik Buah
Surabaya, 20 Mei 2015
Mengetahui,
Disetujui oleh :
Dekan Fakultas Teknik
Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi ST, MT.
Slamet Riyadi ST, MT.
iii
LEMBAR PENGESAHAN
Telah diterima dan disetujui oleh tim penguji Tugas Akhir serta dinyatakan
LULUS. Dengan demikian Tugas Akhir ini sah untuk melengkapi syarat – syarat
mencapai gelar Sarjana Teknik pada PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS
TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA, kepada:
Nama : Aries Hermawan
NPM : 11321012
JUDUL : Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Penggoreng Keripik
Buah
DEWAN PENGUJI TUGAS AKHIR :
Ketua:
Slamet Riyadi ST, MT.
( )
Dekan Fakultas Teknik
Anggota 1:
Siswadi, ST, MSi
( )
Ketua Program Studi
Anggota 2:
Slamet Riyadi ST, MT.
( )
Penguji
Surabaya, 20 Mei 2015
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Program Studi Teknik Mesin
Slamet Riyadi ST, MT.
Siswadi, ST, MSi
iv
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan
Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis
diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 20 Mei 2015
Aries Hermawan
NPM: 11321012
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan
Rahmat dan Inayah-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tesis ini untuk
memenuhi persyaratan mencapai derajat sarjana S1.
Hasil penelitian dari penulisan ini diharapkan dapat digunakan untuk
perencanaan mesin Tugas Akhir ini terselesaikan atas dukungan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu saya mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada:
1.
Bapak H.Budi Endarto, SH,M.Hum, selaku rektor Universitas Wijaya Putra
Surabaya.
2.
Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Wijaya
Putra Surabaya.
3.
Bapak Siswadi, ST,M.Si. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin, Universitas
Wijaya Putra Surabaya.
4.
Bapak Slamet Riyadi, ST,MT, Selaku dosen pembimbing yang dengan sabar
telah memberikan pengarahan dan bimbingan kepada penulis, sehingga
skripsi ini dapat terselesaikan.
5.
Para Dosen Fakultas Teknik, Universitas Wijaya Putra Surabaya
6.
Laboran dan asisten terutama Laboratorium Fakultas Teknik, Universitas
Wijaya Putra Surabaya,
7.
Rekan-rekan S1 yang telah banyak memberikan masukan saran,
Komentar dan saran bagi perbaikan untuk penulisan yang akan datang
sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa
saja yang berkepentingan di bidang rapid prototyping.
Surabaya, 20 Mei 2015
vi
N a m a
: Aries Hermawan
Program Studi
: Teknik Mesin
NPM
: 11321012
Alamat
: Jl. Buntaran No. 2 Surabaya RT 06 RW 01 Tandes, Surabaya
Telp
: 087852844173
Judul Tugas Akhir
: Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Penggoreng
Keripik Buah
Surabaya, 20 Mei 2015
Mengetahui
Ketua Program Studi
Dosen Pembimbing
Siswadi, ST, MSi
Slamet Riyadi, ST, MT.
NIDN: 0711125501
NIDN: 07119117101
Konsultasi
Ke
URAIAN / MATERI BIMBINGAN
Bab
Halaman
Hari
Tanggal
Tanda
Tangan
Dosen
Pembimbing
1
Refisi Latar Belakang
I
20 Mei
2
Refisi Identifikasi Alat Dan Mesin
III
21 Mei
3
Refisi landasan Teori
II
25 Mei
4
Refisi Sistematika Penulisan
I
27 Mei
5
Refisi Kajian Pustaka
II
2 Juni
6
Refisi Perhitungan Kerangka
IV
4 Juni
7
Refisi Tata Letak Gambar
III
16 Juli
8
Refisi Diagram Alur Perancangan
III
22 Juli
9
Refisi Analisa Hasil
IV
12 Agust
10
Refisi Waktu Oprasi, Lama Oprasi
IV
26 Agust
11
Refisi Gambar Mesin
IV
31 Agust
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PERSETUJUAN... ii
HALAMAN PENGESAHAN... iii
HALAMAN PERNYATAAN... iv
KATA PENGANTAR... v
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR... . vi
DAFTAR ISI... vii
DAFTAR GAMBAR... . ix
DAFTAR TABEL... x
ABSTRACT... xi
BAB I. PENDAHULUAN
... .. 1
1.1. Latar Belakang... .. 1
1.2. Perumusan Masalah... .. 3
1.3. Batasan Masalah... ... 3
1.4. Manfaat Penelitian... . 4
1.5. Tujuan Penelitian... . 5
1.6. Sistematika Penulisan... . 5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
... 7
2.1. Kajian Pustaka... 7
2.2. Landasan Teori... 10
2.3. Sifat Mekanik Bahan... 11
2.4. Stainless Steel... 12
2.5. Konsep Tekanan dan Temperatur... 14
2.5.1. Tekanan... 14
2.5.2. Temperatur... 14
2.6. Tabung Penggorengan... ... 15
viii
3.1. Rancangan Penelitian ...
21
3.2. Perancangan Mesin Vacuum Frying...…...………
23
3.3. Perancangan Tabung Vacuum...………...………….
24
3.4. Material Tabung Vacuum...………...……
24
3.5. Pembuatan Mesin Vacuum Frying...………...
26
3.6. Prinsip Kerja Mesin Vacuum Frying...……….…...
29
3.7. Mekanisme Kerja Mesin Vacuum Frying...
30
3.8. Aplikasi Penggunaan Penggoreng Vacuum...
30
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
...
32
4.1. Pembahasan..………....
32
4.1.1. Desain Konstruksi Mesin Vacuum Frying...
32
4.1.2. Konstruksi Rangka Mesin Vacuum Frying...
32
4.2. Hasil Pengujian Kekerasan Material Bahan Tabung Penggoreng...
33
4.3. Pengujian Dimensi Rangka Mesin Vacuum Frying………...
34
4.4. Perbandingan Hasil Analisis Tabung Mesin Vacuum Frying…...
36
4.5. Faktor Keamanan Material dan Hasil Perhitungan Tabung Penggoreng.
38
4.6. Proses Perakitan Mesin Vacuum Frying...
39
4.7. Uji Kinerja Mesin Vacuum Frying...
43
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
... .
44
5.1. Kesimpulan………... 44
5.2. Saran………....
44
DAFTAR PUSTAKA
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Mesin Vacuum Frying ... ...
11
Gambar 2.
Percepatan Skala Temperatur... ....
15
Gambar 3.
Desain Gambar Tabung Penggoreng... ...
16
Gambar 4.
Penampung Buah (Keranjang)... ...
18
Gambar 5.
Tekanan dan Temperatur.………... ...
20
Gambar 6.
Diagram Alur Proses Perancangan Mesin Vacuum Frying... ...
21
Gambar 7.
Mesin Vacuum Frying... ..
26
Gambar 8.
Mesin Vacuum Frying (Tampak Samping Kanan) ... ..
31
Gambar 9.
Mesin Vacuum Frying (Tampak Samping Depan) ..…………... ...
31
Gambar 10.
Diagram Nilai Kekerasan Rata-Rata... .
34
Gambar 11.
Von Misses Strees Tabung Vacuum...
37
Gambar 12.
Translation Displacement Tabung Vacuum...
37
Gambar 13.
Bak Penampung Air...
40
Gambar 14.
Pemasangan Tabung Penggoreng Dan Burner...
40
Gambar 15.
Pemasangan Tabung Kondensor... 41
Gambar 16.
Pemasangan Saluran Uap Panas DanKatup Pembuangan
Air Kondensor... 41
Gambar 17.
Pemasangan Pompa Motor Listrik Dan Pemasangan
Pipa Sambungan Water Jet... 41
Gambar 18.
Pemasangan Selang Air Pendingin Masuk Dan Selang Air
Pendingin Keluar... 42
Gambar 19.
Pemasangan Kabel Sensor Suhu Dan Selang Tabung
Gas LPG... 42
x
Tabel 1.
Termometer Dengan Sifat Termometriknya ... ..
15
Tabel 2.
Spesifikasi Tabung Mesin Vacuum Frying ...
16
Tabel 3.
Spesifikasi Mesin Vacuum Frying...………...
23
Tabel 4.
Spesifikasi Tabung Mesin Vacuum Frying……….………... .
24
Tabel 5.
Komposisi Elemen MaterialTabung Stailess Steel... ..
25
Tabel 6.
Spesifikasi Elemen Material Tabung Stainless Steel...
25
Tabel 7.
Diagram Tabel Pengerjaan Mesin Penggoreng Keripik Buah... ..
27
Tabel 8.
Nilai Kekerasan Rata-Rata...
34
Tabel 9.
Ukuran Bagian Rangka Sebelum Mengalami Pengerjaan...
35
Tabel 10.
Perbedaan Ukuran Total Rangka Pada Gambar Kerja Dengan
Ukuran Total Rangka Pada Kenyataan... 35
Tabel 11.
Perhitungan Selisih Dan Presentase Kesalahan DT... 35
xi
Perancangan Alat Teknologi Tepat Guna Mesin Penggoreng Keripik
Buah
Design Tool Appropriate Technology Frying Machine Fruit Chips
Aries Hermawan
1dan Slamet Riyadi,ST.,MT
2Universitas Wijaya Putra
Fakultas Teknik - Program Studi Teknik Mesin
Abstrak
Indonesia memiliki aneka jenis tanaman buah tropis. Pada musim panen,
produksi buah-buahan melimpah sehingga tidak terserap pasar dan harganya
turun. Buah-buahan memiliki kandungan air yang tinggi sehingga mudah rusak
dan umur simpannya pendek. Untuk meningkatkan umur simpan dan nilai
tambah, buah-buahan dapat diolah menjadi keripik. Pengolahan keripik buah
telah berkembang di Indonesia. Nanas, salak, pisang, bengkuang, dan melon
dapat diolah menjadi keripik dengan menggunakan mesin penggoreng vakum.
Keripik yang dihasilkan dengan mesin penggoreng vakum memiliki rasa dan
aroma seperti buah aslinya serta tekstur renyah sehingga disukai panelis.
Prospek pengembangan keripik buah cukup baik karena bahan baku cukup
tersedia, terutama saat panen dan produk ini disukai konsumen. Namun,
beberapa kendala perlu diatasi, meliputi keseragaman bahan baku,
mutu produk, pengemasan, dan peningkatan umur simpan.
Mesin vacuum frying
adalah mesin pengolahan makanan dengan menggunakan sistemvacuum. Dalam
pengoperasiannya mesin bekerja pada suhu maksimal 95°C dengantabung utama
vacuum.
Kata kunci: Buah-buahan, Perancangan, Penggoreng Vakum.
1
Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra, Surabaya 2
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Buah-buahan merupakan salah satu komoditas hortikultura yang memiliki nilai ekonomi tinggi dan memiliki peluang untuk diekspor. Produk buah-buahan di Indonesia pada umumnya dikonsumsi dalam bentuk buah segar dan masih sedikit yang diolah ke dalam bentuk makanan olahan. Karena buah-buahan bersifat musiman dan mudah rusak (perishable) setelah dipanen, maka harga jual produk mengalami penurunan yang sangat signifikan pada saat musim panen raya dan tingkat kehilangan hasil tinggi mencapai 25- 40% (Departemen Pertanian 2008).
Sebagian tanaman buah-buahan bersifat musiman atau tidak berbuah sepanjang tahun. Pada saat musim panen, produksi buah melimpah, namun di luar musim panen, buah sulit ditemukan. Kondisi tersebut menyebabkan nilai ekonomi beberapa komoditas buah pada musim panen sangat rendah, bahkan terkadang tidak memiliki nilai ekonomi sama sekali (Hasan et al. 2005). Hal tersebut mengakibatkan petani selalu berada pada posisi tawar yang lemah ketika berhadapan dengan pasar (pedagang), untuk itu diperlukan upaya yang dapat menjamin stabilitas permintaan dan harga sekaligus meningkatkan nilai tambah produk yang dihasilkan petani.
Salah satu alternatif untuk meningkatkan umur simpan dan pemanfaatan buah yang bisa serta memberikan nilai tambah produk buah-buahan adalah dengan melakukan pengolahan buah-buahan menjadi keripik. Keripik adalah salah satu bentuk makanan olahan dari buah-buahan yang mempunyai peluang pasar internasional adalah makanan kering. Permintaan akan makanan kering dari buah-buahan terus meningkat karena masyarakat negara-negara maju menyukai makanan sehat yang banyak mengandung serat.
Salah satu makanan ringan adalah keripik, yang tergolong jenis crackers, yaitu makanan yang bersifat kering, renyah, tahan lama, praktis, mudah dibawa dan disimpan, serta dapat dinikmati kapan saja. Keripik buah merupakan makanan ringan yang menyehatkan karena kandungan seratnya tinggi. Pengolahan keripik buah dapat dilakukan dengan menggunakan penggorengan biasa dengan pencelupan pada minyak goreng pada tekanan atmosfir (deep frying) atau dengan penggorengan pada tekanan rendah (vacuum frying).
Cara penggorengan keripik buah tergantung pada jenis buah dan tingkat kandungan air buah. Untuk buah-buahan yang kandungan airnya tinggi seperti buah nangka, nanas, pepaya, dan salak, penggorengannya dilakukan dengan menggunakan vacum frying. Dengan berkembangnya teknologi penggorengan vakum, terdapat peluang untuk menghasilkan keripik buah yang memiliki rasa dan aroma seperti buah aslinya, tekstur renyah, serta nilai gizinya relatif dapat dipertahankan karena proses penggorengan berlangssung pada suhu relative rendah.
Mesin penggoreng vakum (vacuum frying) dapat mengolah komoditas peka panas seperti buah-buahan menjadi hasil olahan berupa keripik (chips), seperti keripik nangka, keripik apel, keripik salak, keripik pisang, keripik nenas, keripik melon, keripik salak, dan keripik pepaya. Dibandingkan dengan penggorengan secara konvensional, sistem vacuum menghasilkan produk yang jauh lebih baik dari segi penampakan warna, aroma, dan rasa karena relatif seperti buah aslinya (Siregar et al. 2004; Departemen Pertanian 2008; Enggar 2009).
Pada kondisi vacuum, suhu penggorengan dapat diturunkan menjadi 80 90°C karena k didih minyak mengalami penurunan. Dengan demikian, kerusakan warna, aroma, rasa, dan nutrisi pada produk akibat panas dapat dihindari. Selain itu, kerusakan minyak dan akibat lain yang ditimbulkan karena suhu tinggi dapat diminimalkan karena proses dilakukan pada suhu dan tekanan rendah.
3
Pengolahan merupakan salah satu cara untuk meningkatkan umur simpan buah. Pengolahan akan meningkatkan penganekaragaman pangan serta mengurangi kehilangan hasil panen. Sebagian tanaman buah-buahan bersifat musiman atau tidak berbuah sepanjang tahun. Pada saat musim panen, produksi buah melimpah, namun di luar musim panen, buah sulit ditemukan. Kondisi tersebut menyebabkan nilai ekonomi beberapa komoditas buah pada musim panen sangat rendah, bahkan terkadang tidak memiliki nilai ekonomi sama sekali.
1.2. Perumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah di uraikan diatas dapat diambil beberapa perumusan masalah:
1. Sebagai proses belajar membuat alat yang lebih berguna dan efisien.
2. Menginofasi buah-buahan menjadi kripik buah yang menarik dari tampilan maupun rasa.
3. Penentuan bahan dan alat yang dibutuhkan dalam pembuatan mesin vacuum frying.
4. Bagaimana cara menghitung kekuatan tabung penggoreng pada mesin vacuum frying?.
5. Bagaimanakah perawatan mesin penggoreng vakum agar berfungsi dengan baik dalam menggoreng keripik buah?
6. Bagaimanakah penerapan teknik pengemasan agar menarik dan tahan lama?. 7. Bagaimanakah strategi pemasaran keripik buah yang efektif dan efisien? 1.3. Batasan Masalah.
Perancangan alat ini tidak lepas dari kekurangan yang masih dalam proses pengembangan, maka perlu adanya pembatasan masalah yaitu:
1. menentukan bahan dan alat yang akan digunakan dalam pembuatan mesin vacuum frying.
2. Perancangan dan pengukuran dalam pembuatan mesin vacuum frying. 3. Estimasi biaya dalam pembuatan mesin vacuum frying.
1.4. Manfaat Penelitian 1. Bagi Mahasiswa
a. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Strata Satu (S1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra.
b. Sebagai suatu penerapan teori dan praktik kerja yang didapat selama di bangku kuliyah.
c. Sebagai bahan latihan untuk mahasiswa menerapkan teori yang diberikan dibangku kuliah dalam permasalahan nyata.
d. Sebagai model belajar aktif tentang car inovasi teknologi bidang teknik mesin.
e. Meningkatkan daya kreatifitas ,inovasi,dan keahlian mahasiswa.
f. Sebagai proses pembentukan karakter kerja mahasiswa dalam menghadapi persaingan dunia kerja.Menambah pengetahuan tentang cara dan menciptakan karya teknologi yang bermanfaat.
2. Bagi pengguruan tinggi
a. Dapat memberikan informasi perkembambangan teknologi baru Khususnya jurusan Teknik Mesin UWP kepada institusi pendidikan lain. b. Sebagai bahan kajian di jurusan Teknik Mesin UWP.
c. Mendapat pembedaharaan modifikasi alat-alat yang sudah ada.
d. Sebagai bahan tambahan wawasan dan ilmu pengetahuan perpustakaan, bahan studi banding bagi yang berminat dengan masalah ini.
3. Bagi masyarakat
a. Menghasilkan produk cemilan baru berupa makanan keripik buah sehingga menjadi alternatif produk cemilan di kalangan masyarakat. b. Diharapkan dengan adanya mesin ini mampu meningkatkan kualitas dan
5
1.5. Tujuan Penelitian
Maksud dan tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengembangkan dan menerapkan paket teknologi pengolahan makanan ringan (snac food).
2. Untuk Menambah jenis keanekaragaman jenis makanan.
3. Untuk mendukung pengembangan industri kecil makanan olahan. 4. Untuk menganalisis kekuatan dari tabung penggoreng.
1.6. Sistematika Penulisan
Pada dasarnya sistematika penyusunan adalah suatu hal yang sangat diperlukan dalam pembuatan karya tulis karena sistematika penyusunan memuat seluruh isi karya/tulis berurutan sehingga dapat terlihat dengan jelas mengenai masalah-masalah yang dibahas. Dalam hal ini makalah Tugas Akhir yang dibuat oleh penyusun adalah membahas mengenai hal-hal sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini diberi penjelasan mengenai latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat dan sistematika penulisan tugas akhir.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini berisikan teori-teori mengenai obyek produk yaitu, teori mengenai perencanaan, teori strategi, teori ergonomi, teori desain produk, metode analisa data, bahan dan alat.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini berisikan mengenai lokasi penelitian, flow card yang dilengkapi pemecahan masalah.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa perencanaan dan , kapasitas mesin, serta perhitungan dan pemilihanelemen mesin yang mendukung terciptanya mesin tersebut.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Membahas tentang kesimpulan dari hasil analisis dan saran-saranpenulis dalam penyusunan tugas akhir.
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Pustaka
Indonesia adalah salah satu negara yang melimpah akan sumber daya alamnya dan memiliki potensi yang sangat besar didalam nya salah satunya adalah berbagai macam buah-buahan. Buah-buahan sendiri hanya akan bisa tumbuh di dataran tinggi dan bersuhu dingin. Jika biasanya buah itu diolah menjadi jus buah atau obat herbal kali ini kami akan memperkenalkan satu olahan dari buah menjadi keripik buah.
Keripik buah sendiri masih belum banyak diedarkan di pasaran dan bahkan masyarakat pun belum mengetahui buah-buahan dapat dijadikan sebagai makanan cemilan yang bernilai jual dan bergizi tinggi. sehingga produk ini insyaallah akan menambah penghasilan mahasiswa dalam pengembangan produk cemilan dan harga dari keripik apel ini cukup terjangkau untuk semua kalangan masyarakat.
Bua-buahan bisa ditanam didataran tinggi yang suhunya berkisar antara 16°C-27°C. Cahaya matahari yang diperlukan berkisar antara 50-60% setiap harinya, terutama pada saat pembangunan. Sedangkan kelembaban udara yang diperlukan tanaman apel sekitar 75-85%. Di Jawa Timur sendiri tempat pengembangan dan budidaya buah-buahan berada di kota Batu Malang. Hal ini dikarenakan kota tersebut terletak pada dataran tinggi pegunungan yang sejuk ditambah lagi banyaknya wilayah perkebunan yang menjadi kota sehingga menjadi tempat terfavorit untuk warga lokal dan mancanegara. Namun, berlimpahnya buah-buahan terkadang menjadikannya memiliki nilai jual yang rendah. Bahkan di daerah tertentu banyak buah-buahan yang terbuang percuma dan membusuk, karena tidak termanfaatkan.
Salah satu cara untuk meningkatkan nilai jual buah sekaligus upaya memperpanjang umur simpan adalah dengan menjadikannya keripik buah. Dengan menjadikannya keripik, nilai jual buah menjadi tinggi. Sebagai gambaran, 1 Kg keripik nanas dihargai sebesar Rp 95.000,00 per Kg (Komunitas Agrobisnis, 2013). Perkembangan ipteks di perguruan tinggi sangat berperan dalam menunjang aktivitas kehidupan manusia di sekitarnya.
Pengolahan buah menjadi keripik harus menggunakan alat khusus yang dinamakan Vacuum Frying (Penggorangan Hampa), karena tidak bisa dibuat hanya dengan penggorengan biasa. Hal ini disebabkan karena komoditi buah-buahan hampir semuanya memiliki kandungan glukosa (gula) yang cukup tinggi. Oleh karena itu, apabila mengolahnya dengan cara menggoreng menggunakan alat penggoreng biasa, keinginan untuk bisa berubah menjadi keripik tidak akan terjadi. Buah yang digoreng bisa lembek atau lengket di wajan, yang mengakibatkan tidak layak dijual maupun dikonsumsi
Menggoreng hampa adalah menggoreng berbagai macam produk dengan kondisi hampa udara. Menurut Lastriyanto (2006), penggorengan hampa dilakukan dalam ruang tertutup dengan kondisi tekanan rendah 70 cmHg. Penggorengan hampa udara dapat digunakan sebagai alternatif pengolahan bahan yang rentan terhadap suhu yang tinggi. Bahan dipanaskan dibawah tekanan Vacuum sehingga menurun titik didih air dalam bahan (Muchtadi, 2008). Dengan penurunan tekanan maka suhu penggorengan bisa dilakukan relatif lebih rendah dibandingkan suhu penggorengan dengan tekanan atmosfer. Beberapa kelebihan jika buah di goreng dengan mesin penggorengan hampa adalah tidak gosong, kandungan nutrisi tidak hilang, rasa dan aroma sesuai bahan aslinya, renyah tidak perlu bahan pengawet atau bahan kimia, dan tidak perlu menambah rasa buah buatan (Dwi, 2011).
9
Penelitian tentang penggorengan hampa telah dilakukan oleh beberapa peneliti sebelumnya yang melakukan penelitian utama pada penggorengan hampa buah cempedak pada suhu 85, 90 dan 95°C dengan waktu penggorengan 25, 30 dan 35 menit dengan tekanan 10 cmHg diperoleh keripik cempedak terbaik pada penggorengan hampa pada suhu 90°C selama 30 menit. Begitu juga dengan Nurhudaya (2011) diperoleh suhu dan waktu yang optimal untuk penggorengan hampa durian menjadi keripik durian berdasarkan hasil pembobotan adalah 75°C dan 85 menit.
Kemajuan ipteks menuntut manusia untuk melakukan perkembangan dalam banyak hal. Pola pikir yang semakin maju didukung oleh keinginan untuk melakukan sesuatu yang bermanfaat bagi diri-sendiri maupun orang lain, manusia dituntut untuk dapat menciptakan sesuatu yang dulunya tidak ada menjadi ada atau suatu inovasi baru dan pengembangan dari yang sudah ada menjadi lebih baik serta efisien. Pengembangan ini dapat berupa penciptaan alat (Mesin Teknologi Tepat Guna) yang tepat guna dan dapat diterapkan secara mudah di masyarakat sehingga masyarakat sasaran tersebut menjadi berkembang.
Mesin Vacuum Frying mempunyai cara kerja yang sederhana, buah digoreng pada Mesin Vacuum Frying, dengan medium minyak goreng. Pemanasan minyak goreng disetting pada suhu rendah (80- 850 Celcius). Penggorengan Vacuum dilakukan pada tekanan rendah, sehingga penguapan dapat berlangsung cepat dan merata karena terdapat kesenjangan tekanan dan kelembaban yang besar antara bagian luar dan bagian lahan bahan. Kerusakan sikap sensoris produk juga dapat ditekan karena dalam kondisi vakum tidak dibutuhkan suhu tinggi untuk penguapan air. Keuntungan lain penggunaan system penggorengan vakum adalah warna dan zat-zat nutrisi yang terkandung dalam buah tidak banyak mengalami perubahan karena proses penguapan air berlangsung pada suhu rendah.
2.2. Landasan Teori
Salah satu bahan baku yang sangat potensial untuk diolah menjadi keripik adalah buah-buahan. Umumnya buah yang dikonsumsi dalam bentuk segar untuk dimakan sebagai buah meja dan juga mungkin diolah dalam bentuk olahan, jenang, dodol, sari apel, sirup, selai, dll. Penanganan pasca panen dengan diversifikasi pengolahan buah-buahan sangat dibutuhkan karena sifatnya yang mudah rusak (perishable) dikarenakan kandungan air yang sangat besar.
Oleh karena itu penanganan pasca panen buah ini perlu diperhatikan dengan baik. Salah satu penanganan pasca panen dari buah-buahan, sebagai upaya untuk mengatasi merosotnya buah-buahan di pasaran disaat panen raya adalah dengan perlakuan penggorengan Vacuum Frying untuk mendapatkan keripik buah yang dapat digunakan sebagai wujud dari penganekaragaman.
Mesin penggoreng vakum (Vacuum Frying) dapat mengolah komoditas peka panas seperti buah-buahan menjadi hasil olahan berupa keripik (chips), seperti keripik nangka, keripik apel, keripik salak, keripik pisang, keripik nenas, keripik melon, keripik salak, dan keripik pepaya. Dibandingkan dengan penggorengan secara konvensional, Sistem Vakum menghasilkan produk yang jauh lebih baik dari segi penampakan warna, aroma, dan rasa karena relatif seperti buah.
Pada kondisi vacuum, suhu penggorengan dapat diturunkan menjadi 70 85°C karena penurunan titik didih minyak. Dengan demikian, kerusakan warna, aroma, rasa, dan nutrisi pada produk akibat panas dapat dihindari. Teknik penggorengan vacuum ini akan menghasilkan kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan cara penggorengan biasa. Peranan dari komponen utama tersebut sangatlah penting, karena itu perlu dilakukan perancangan yang baik dan salah satunya yaitu dari segi kekuatan, dimana tabung tersebut menerima beban dari temperature dan tekanan Vacuum.
11
Material tabung utama Mesin Vacuum Frying yang dipakai adalah baja Stainless Steel AISI 304. Untuk prinsip kerja Vacuum Frying adalah menghisap kadar air dalam sayuran dan buah dengan kecepatan tinggi agar pori-pori daging buah-sayur tidak cepat menutup, sehingga kadar air dalam buah dapat diserap dengan sempurna.
Gambar 1. Mesin Vacuum Frying 2.3. Sifat Mekanik Bahan
1. Elastisitas
Dalam memilih material logam untuk pembuatan tabung vacuum pada mesin vacuum frying, yang harus diperhatikan adalah sifat-sifat material, antara lain kekuatan (strength), keliatan (ductility), kekerasan (hardness), dan kekuatan lelah (fatique strength).
2. Deformasi
Deformasi terjadi bila bahan mengalami gaya. Selama deformasi, bahan menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang bekerja sepanjang deformasi. Sekecil apapun gaya yang bekerja, maka benda akan mengalami perubahan bentuk dan ukuran. Perubahan ukuran secara fisik ini disebut sebagai deformasi. Deformasi ada dua macam, yaitu deformasi elastis dan deformasi plastis.
3. Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah kemampuan beban menahan atau menerima beban atau tegangan tarik sampai putus. Kekuatan tarik suatu bahan dapat ditetapkan dengan membagi gaya maksimal dengan luas penampang mula.
4. Kekuatan Luluh
Kekuatan luluh yaitu harga tegangan terendah dimana material mengalami deformasi plastis.
5. Keuletan
Menyatakan energi yang di absorbsi (diserap) oleh suatu bahan sampai titik patah.
6. Kekerasan
Yaitu adanya daya tahan suatu bahan (Permukaan bahan) terhadap penetrasi / identasi (pemasukan dan penusukan) bahan lain yang lebih keras dengan bentuk tertentu dibawah pengaruh gaya tertentu.
2.4. Stainless Steel
Baja Stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5 % Cr. Sedikit baja steinless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe. Daya tahan Steinless Steel terhadap oksidasi yang tinggi diudara ataupun dalam suhu lingkungan biasanya dicapai karena adanya tambahan minimal 13% (dari berat) krom. Lapisan ini terlalu tipis untuk dilihat sehingga logamnya akan tetap
13
berkilau. Lapisan ini tahan air dan udara sehingga melindungi logam yang ada dibawah lapisan tersebut.
Pada dasarnya untuk membuat besi yang tahan karat krom merupakan salah satu bahan paduan yang paling penting. Penambahan kromium (Cr) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan korosi dan membentuk lapisan oksida (Cr2O3) dan ketahanan terhadap oksidasi tempertur tinggi. Penambahan Nikel (Ni) bertujuan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi tegangan dalam media pengkorosi netral atau lemah, serta meningkatkan keuletan atau mampu bentuk logam. Sedangkan unsur aluminium (Al) meningkatkan pembentukan lapisan oksida pada temperatur tinggi.
Untuk memperoleh ketahanan yang tinggi terhadap oksidasi biasanya dilakukan dengan menambahkan krom sebanyak 13 hingga 26 persen. Lapisan pasif chromium(III) oxide (Cr2O3) yang terbentuk merupakan lapisan yang sangat tipis dan tidak kasat mata, sehingga tidak akan mengganggu penampilan dari stainless steel itu sendiri. Dari sifatnya yang tahan terhadap air dan udara ini, stainless steel tidak memerlukan suatu perlindungan logam yang khusus karena lapisan pasif tipis ini akan cepat terbentuk kembali katika mengalami suatu goresan. Peristiwa ini biasa disebut dengan pasivasi, yang dapat dijumpai pula pada logam lain misalnya aluminium dan titanium.
Ada berbagai macam jenis dari stainless steel. Ketika nikel ditambahkan sebagai campuran, maka stainless steel akan berkurang kegetasannya pada suhu rendah. Apabila diinginkan sifat mekanik yang lebih kuat dan keras, maka dibutuhkan penambahan karbon. Sejumlah unsur mangan juga telah digunakan sebagai campuran dalam stainless steel. Stainless steel juga dapat dibedakan berdasarkan struktur kristalnya menjadi: austenitic stainless steel, ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, precipitation-hardening stainless steel, dan duplex stainless steel
2.5. Konsep Tekanan dan Temperatur 2.5.1. Tekanan (Pressure)
Tekanan dan volume merupakan hal yang saling berkaitan dimana tekanan merupakan hasil dari tumbukan molekulmolekul terhadap dinding tabung (wadah) atau pada permukaan liquid. Meningkatnya volume cenderung mereduksi tekanan karena hal ini berarti memperlebar jarak antar molekul-molekul dan juga jarak molekul-molekul untuk dapat menumbuk dinding tabung. Udara terdiri dari macam-macam gas (Nitrogen, Oksigen, Karbondioksida, dll.). Gas-gas tersebut terdiri dari molekul-molekul dan atom-atom.
Jadi tekanan udara pada suatu ketinggian tertentu adalah gaya persatuan luas yang diusahakan oleh udara – udara pada ketinggian tersebut, maka :
Tekanan (P) = ( ) ( )
=
2.5.2. Temperatur
Semakin Suhu menyatakan panas atau dinginnya sesuatu. Semakin panas suatu benda maka semakin tinggi suhunya. Sehingga suhu menyatakan panas atau dinginnya sesuatu. (Sears dan Zemansky, 1991:354). Dalam fisika suhu adalah properti fisik dari sebuah sistem yang mendasari pengertian umum dari pana dan dingin. Sesuatu yang terasa lebih panas umumnya memiliki temperatur yang tinggi. Suhu merupakan salah satu parameter utama termodinamika. Jika tidak ada aliran panas bersih terjadi antara dua benda, objek memiliki suhu yang sama; jika panas mengalir dari benda panas ke benda dingin. Ini adalah isi dari hukum termodinamika zeroth.
15
Tabel 1. Termometer Dengan Sifat Termometriknya
Termometer Sifat Termometrik Lambang
Gas (volum tetap) Tekanan P
Resistor Listrik (tegangan mekanis tetap) Radiasi Listrik R Termokopel (tegangan mekanis tetap) Elektromotansi Termal Ξ
Uap Helium (jenuh) Tekanan P
Garam Para Magnetik Suseptibilitas Magnetik X
Radiasi Benda Hitam Emitensi
Gambar 2. Percepatan sekalar temperatur menyangkut penentuan harga nomerik pada isoterm sistem baku atau termometer
2.6. Tabung Penggorengan
Tabung vacuum pada mesin vacuum frying merupakan bagian vital karena dalam tabung tersebut proses pengolahan bahan makanan dilakukan dengan sistem vacuum. Oleh karena itu besaran dimensi tabung menentukan kapasitas produksi dari mesin serta hasil yang dihasilkan oleh mesin. Material yang digunakan untuk tabung vacuum pada mesin vacuum frying adalah Stainless Steel.
Berikut ini adalah spesifikasi dari perancangan tabung mesin vacuum frying :
Tabel 2. Spesifikasi Tabung Mesin Vacuum Frying Material Tabung Stainless Steel
Tebal Plate Tabung 2 mm
Diameter Tabung 250 mm
Panjang Tabung 300 mm
Suatu tangki silinder berisi gas atau fluida dengan tekanan P (N/m2) mengalami gaya tarik yang menahan gaya pecah yang terjadi sepanjang penampang logitudinal dan melintang. Hal ini dapat terlihat pada penampang longitudinal silinder A-A yang dibebani tekanan dalam serta diagram benda bebas setengah silinder dengan arah penampang A-A. Dari gambar dapat dilihat bahwa total gaya pecah F, bekerja normal pada bidang potong A-A, ditahan oleh gaya P yang bekerja pada setiap permukaan potong dinding silinder.
17
Kondisi silinder yang diisi dengan fluida sebanyak setengah volume akan mengalami tekanan. Hal ini karena fluida memindahkan tekanan yang sama kesemua arah, maka distribusi tekanan pada silinder sama yang bekerja diatas permukaan benda. Sedangkan tegangan di penampang longitudinal yang menahan gaya pecah F diperoleh dengan membaginya dengan luas kedua potong permukaan. Tegangan ini biasanya disebut dengan tegangan tangensial karena bekerja menyinggung permukaan silinder. Nama umum lainnya adalah tegangan keliling, tegangan simpul dan tegangan lilitan. Tegangan yang dihitung dengan persamaan diatas adalah tegangan rata-rata, untuk silinder yang memiliki ketebalan dinding sama dengan 1/10 atau kurang dari jari-jari dalamnya, prinsipnya sama dengan tegangan maksimum pada permukaan dalam.
Ruang penggorengan berbentuk tabung silinder, berisi minyak goreng dan buah apel dengan diameter silinder (d) dan panjang/tinggi silinder tabung (t), sehingga volume ruang penggorengan (v) dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
v = A . t = r² . t
Dimana:
A = Luasan penampang tabung silinder ruang penggoreng A = r²
r = Jari-jari tabung silinder r = 1 2
Sehingga persamaan diatas menjadi: v = ².
Jumlah minyak goreng yang dibutuhkan di dalam ruang penggoreng adalah setengah dari volume ruang penggoreng, sehingga jumlah minyak goreng (Vm) yang dibutuhkan adalah:
Vm = 1 2 (
².
) Vm =².
Sedangkan kapasitas maksimum dari buah apel yang dapat ditampung / digoreng, pada setiap kali proses penggorengan keripik salak adalah sama dengan kapasitas bentuk dari penampung (keranjang) apel yang terdapat dalam ruang penggorengan. Bentuk dari ruang penampung apel tersebut, berbentuk tabung setengah lingkaran, dengan jari-jari tabung (rp), tinggi tabung (tp). Sehingga kapasitas maksimum dari buah apel yang dapat digoreng adalah:
= .
Gambar 4. Penampung (keranjang) buah apel.
= Kapasitas maksimum buah apel yang dapat digoreng. ρ = Massa jenis buah apel.
= Volume ruang penampung apel (berbentuk tabung setengah lingkaran). = .
19
= 1 2 . ².
= Luas penampang penampung salak. = 1 2 . ² < t < r Sehingga: = ρ . = ρ1 2 . ²
.
= 1 2 . ².
2.7. Hukum Gay – Lussac
Penggorengan vacum (vacum frying) ini, pada prinsipnya mengikuti hukum Gay Lussac. Pada 1802, Gay-Lussac menemukan bahwa Tekanan dari sejumlah tetap gas pada volum yang tetap berbanding lurus dengan temperaturnya dalam kelvin. Secara matematis dapat dinyatakan :
=
Dimana:
P = Tekanan Gas
T = Temperatur Gas (dalam kelvin) K = Konstanta
Gambar 5. Tekanan
Dari gambar tersebut da
pada suatu ruang tertutup (volume konstan), makin rendah pula temperatu di ruang itu. Begitu pula
ruang tertutup (volume konstan),
Gambar 5. Tekanan – Temperatur (K)
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan bahwa makin rendah tekanan gas ruang tertutup (volume konstan), makin rendah pula temperatu di ruang itu. Begitu pula berlaku sebaliknya. Makin tinggi tekanan gas pada suatu
uang tertutup (volume konstan), makin tinggi pula temperatur di ruang itu. n rendah tekanan gas ruang tertutup (volume konstan), makin rendah pula temperatur (K) berlaku sebaliknya. Makin tinggi tekanan gas pada suatu
21
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Rancangan Penelitian
Kegiatan penelitian ini dilaksanakan sesuai dengan diagram alir pada Gambar 2 dibawah ini:
Gambar 6. Diagram Alur Proses Perancangan Mesin Vacuum Frying
Mulai
Mendesain Alat Kerangka / Analisis
Permasalahan
Observasi Lapangan Study Literatur
Pengujian Alat
Evaluasi dan Penyempurnaan Alat
Selesai
Diagram alur penelitian yang digambarkan diatas, beberapa setiap tahapannya akan dijelaskan dibawah ini:
1. Obeservasi Lapangan
Observasi lapangan guna memperoleh data-data yang real dan dapat menguatkan dalam menyusun suatu ide. Observasi kami ke perkebunan apel di Batu, Malang.
2. Study Literatur
Study Literatur berisikan serangkaian kegiatan pencarian sumber-sumber yang relevan dan terpercaya guna mendapatkan materi dan acuan dalam penulisan ini. Tujuan study literatur untuk memperoleh materi-materi penunjang yang dapat melandasi pemecahan masalah diapangan, baik itu bersumber dari buku, website, ataupun jurnal.
3. Perancangan dan Pembuatan
Guna membangun sebuah alat teknologi tepat guna mesin vacuum frying diperlukan sebuah konsep yang sistematis dan terukur menggunakan metode yang sudah ditetapkan. Dimana nantinya diharapkan dapat menguntungkan bagi penggunanya. Keuntungan tersebut antara lain dapat membantu meningkatkan produktivitas olahan keripik apel dengan hasil yang optimal.
4. Pengujian
Pengujian ini dimaksudkan untuk memastikan bahwa kinerja masing-masing komponen teknologi tepat guna mesin vacuum frying dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan. Untuk proses pengujian alat dilakukan melalui percobaan di lapangan. Dengan pencatatan data-data sehingga mudah dalam melakukan analisa perbaikan berikutnya.
5. Evaluasi dan Penyempurnaan Alat
Pada tahap ini data hasil evaluasi pada saat pengujian digunakan sebagai acuan untuk penyempurnaan alat,sehingga dalam proses penyempurnaan alat ini selalu mengacu pada data-data yang akurat.
23
6. Kesimpulan dan saran
Bagian terakhir penelitian berisi kesimpulan yang menjawab tujuan akhir dari penelitian berdasarkan hasil pengolahan dan analisa data yang telah dilakukan, serta saran-saran yang berisi masukan untuk penelitian-penelitian berikutnya agar lebih baik lagi.
3.2. Perancangan Mesin Vacuum Frying
Data geometri Mesin Vacuum Frying yang digunakan dalam analisa ini mengacu pada pengukuran langsung atau manual yang peneliti lakukan. Satuan
yang dipakai untuk geometri ini adalah mm (millimeter). Goreng Vakum (Vacuum
Frying), yakni menggoreng pada kondisi di bawah normal tekanan atmosfer (1 atm) dengan cara menyedot / mengeluarkan udara dari dalam penggoreng yang tertutup. Pada sistem vakum menyebabkan beberapa kondisi sebagai berikut: suhu didih/uap minyak goreng dan air menjadi turun, seiring dengan derajat kevakuman. Untuk prinsip kerja Vacuum Frying adalah menghisap kadar air dalam sayuran dan buah dengan kecepatan tinggi agar poripori daging buah-sayur tidak cepat menutup, sehingga kadar air dalam buah dapat diserap dengan sempurna. Prinsip kerja ini didapat dengan mengatur keseimbangan suhu dan tekanan vakum. Berikut tabel spesifikasi mesin vacuum frying:
Tabel 3. Spesifikasi Mesin Vacuum Frying
Kapasitas 1.5 kg/proses
Dimensi Total 100cm x 120cm x 90cm
Listrik 200 Watt, 220 Volt
Kodensor Watercooled Condensor
Pompa / Sistem Vacuum Water Jet Pump
Burner LPG (1 Tungku)
3.3. Perancangan Tabung Vacuum
Tabung Vacuum pada Mesin Vacuum Frying merupakan bagian vital
karena dalam tabung tersebut proses pengolahan bahan makanan dilakuakan dengan sistem Vacuum. Oleh karena itu besaran dimensi tabung menentukan kapasitas produksi dari mesin serta hasil yang dihasilkan oleh mesin. Material
yang digunakan untuk tabung Vacuum pada Mesin Vacuum Frying adalah
Stainless Steel AISI Type 304. Berikut ini adalah spesifikasi dari perancangan tabung Mesin Vacuum Frying :
Tabel 4. Spesifikasi Tabung Mesin Vacuum Frying
Material Tabung Stainless Steel
Tebal Plate Tabung 2 mm
Diameter Tabung 250mm
Panjang Tabung 300mm
3.4. Material Tabung Vacuum
Adapun kondisi-kondisi batas yang telah dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Input Material
Input material adalah penentuan jenis bahan atau meterial yang digunakan pada pembuatan produk. Hal ini sangat berpengaruh pada nilai besaran hasil analisis yang dilakukan pada produk. Untuk material yang digunakan pada Mesin Vacuum Frying khususnya tabung vacuum adalah Stainless Steel AISI Type 304 dengan spesifikasi sebagai berikut :
25
Tabel 5. Komposisi Elemen Material Tabung Stailess Steel
COMPOSITION Element Weight % C 0,08 Mn 2,00 Si 1,00 Cr 18,0-20,0 Ni 8,0-10,5 P 0,045 S 0,03
Berikut tabel spesifikasi Mechanical Properties yang digunakan pada Mesin Vacuum Frying khususnya tabung vacuum adalah Stainless Steel AISI Type 304 dengan spesifikasi sebagai berikut :
Tabel 6. Spesifikasi Elemen Material Tabung Stainless Steel
Mechanical Properties Properties Conditions T (°C) Treatment Density (x1000 kg/m³) 8 25 Poisson’s Ratio 0,27-0,30 25
Elastic Modulus (Gpa) 193 25
Tensile Strength (Mpa) 515
25 Hot finished and annealed (plate,
sheet, strip)
Yield Strength (Mpa) 205
Elongation (%) 40
Reduction In Area (%) 50
Berikut tabel spesifikasi Thermal Properties yang digunakan pada Mesin Vacuum Frying khususnya tabung vacuum adalah Stainless Steel AISI Type 304 dengan spesifikasi sebagai berikut :
Thermal Properties Properties Conditions T (°C) Treatment Thermal Expansion (10¯ /°C) 17,2 0-1000 more Thermal Conductivity (W/m-k) 16,2 100 more Specific Heat (J/Kg-K) 500 0-100 2. Restraint
Clamp Restraint adalah suatu restraint yang diaplikasikan pada suatu permukaan dimana semua titik nodal dipermukaan tersebut diblokir pada analisis yang dilakukan. Clamp diberikan agar permukaan tidak bergerak sesuai kondisi batas yang sesuai dengan kondisi batas sesungguhnya pada sistem yang dianalisis.
3. Beban (Load)
Beban yang bekerja pada sistem ini berupa beban tetap. Beban tetap yaitu beban dengan besar yang konstan dan dengan kedudukan yang tetap. Beban dari tekanan (pressure) dan temperatur yang dihasilkan oleh akibat proses pembakaran saat mesin atau sistem vacuum beroperasi.
3.5. Pembuatan Mesin Vacuum Frying
Proses desain merupakan langkah awal dalam pekerjaan pembuatan mesin penggoreng vacuum frying berbasis TTG. Berdasarkan hasil desain tersebut akan dapat diketahui dimensi mesin, jumlah kebutuhan bahan, rencana
27
kekuatan mesin, rencana produktivitas mesin, dan permasalahan lain terkait dengan rencana pembuatan mesin tersebut.
Berdasarkan hasil gambar desain tersebut, dilajutkan dengan pengadaan peralatan (mesin penggoreng vacuum frying) sesuai dengan desain mutlak harus dilaksanakan guna menunjang keberhasilan pembuatan mesin penggoreng vacuum frying berbasis TTG yang telah direncanakan. Di samping itu, pengadaan peralatan yang berupa mesin penggoreng vacuum frying ini secara lambat-laun akan sangat membantu pemecahan masalah yang dihadapi oleh industri kecil rumah tangga.
Dibandingkan dengan penggorengan secara konvensional, sistem vakum menghasilkan produk yang jauh lebih baik dari segi penampakan warna, aroma,
dan rasa karena relatif seperti buah aslinya. Namun demikian
mesin vacuum frying memiliki kelebihan dan kekurangan bila dibandingkan dengan mesin atau alat penggoreng lainnya.
Tabel 7. Diagram Tabel Pengerjaan Mesin Penggoreng Keripik Buah
No Item Pengerjaan
Maret
Minggu 1 Minggu 2 Minggu 3 Minggu 4 1-3 4-6 7-9 10-13 14-17 18-22 23-26 27-30 1 Perencanaan 01-08 Maret 2015 2 Pembelian Material 3 Produksi / Pembuatan 4 Pengecatan 5 Finishing 08 – 11 Maret 2015 11 - 23 Maret 2015 23 – 29 Maret 2015 30 Maret 2015
Gambar 7. Mesin Vacuum Frying Kelebiham Mesin Vacuum Frying:
1. Nutrisi pada bahan makanan yang digoreng dengan mesin vaccum
frying tidak hilang, karena digoreng pada suhu rendah (80-85 0 C), disertai dengan pemvakuman
2. Warna bahan makanan yang digoreng dengan mesin vaccum frying tidak
berubah dan tidak gosong
3. Penggorengan alami, tanpa penambahan zat pewarna dan perasa
4. Bahan (keripik) renyah dan nikmat Kekurangan mesin vaccum frying: 1. Hargannya yang relatif mahal
2. Membutuhkan tenaga ahli untuk mengoprasikan mesin vaccum frying
29
3.6. Prinsip Kerja Mesin Vacuum Frying
Vacuum Frying, sebagai mesin pengolah makanan ini bekerja dengan prinsip Bernoulli (konsep dasar aliran fluida / zat cair dan gas). Dimana semburan air dari pompa yang dilalui pipa menghasilkan efek venture atau sedotan (vakum). Dengan menggunakan 7 atau 8 nosel, pipa khusus menghisap udara hingga tekanan di dalam tabung penggorengan turun hingga 7.52 cmHg, sehingga dengan tekanan 7.52 cmHg maka titik didih air akan turun menjadi 45,8 C.
Air di dalam tabung penggoreng selanjutnya didinginkan di kondensor dengan sirkulasi air pendingin. Setelah dingin air dimasukkan ke dalam bak air sedangkan uap air yang telah mengalami kondensi ditampung di penampungan kondensat. Komponen-komponen penting dari mesin vacuum frying terdiri dari vacuum penggoreng vacuum, kondesor, pompa waterjett pemanas dan waterbox.
Suhu dan tekanan kerja untuk menggoreng buah rata-rata sekitar 85-900C dan tekanan ± 25 cmHg, tergantung dari jenis dan karakteristik buah. Lama proses penggorengan berlangsung rata-rata sekitar 1-1,5 jam atau disesuaikan dengan jenis bahan baku yang diproduksi, setiap buah memiliki karakteristik yang berbeda. Minyak goreng dapat digunakan hingga mencapai 200 kali penggorengan. Lama daya tahan keripik buah yang dihasilkan mesin vacuum frying tergantung akan kemasan, keripik buah memiliki daya tahan mencapai ½ tahun. (Anonim, 2007).
Untuk perawatan mesin vacuum frying sebaiknya setiap 6 – 8 kali penggorengan, tabung dibersihkan dengan cara minyak dikeluarkan dan tabung dibersihkan dengan air panas. Air di bak pendingin juga perlu diganti jika mulai ada kotoran yang dapat menyumbat nosel. Air juga tidak boleh mengandung partikel besi, karena partikel besi dapat merusak pompa vakum yang akhirnya mempengaruhi kerenyahan hasil keripik.
3.7. Mekanisme Kerja Mesin Vacuum Frying
Sistim kerja mesin penggorengan vakumadalah buah atau sayuran digoreng pada mesin penggorengan vakum, dengan medium minyak goreng. Pemanasan minyak goreng disetting pada suhu rendah. Pemanasan ini menggunakan bahan bakar LPG. Untuk mempercepat penggorengan, maka dilakukan penyedotan kandungan air pada buah dengan cara pemvakuman. Pemvakuman ini menggunakan pompa khusus, dengan tenaga listrik.
Suhu penggorengan terkontrol otomatis (60-80) 0C. Suhu yang terjaga rendah ini, menjadikan produk Anda tidak gosong, sehingga warna sesuai aslinya.Suhu juga bisa Anda atur sesuai keinginan, baik diturunkan atau dinaikkan. Misalnya saja, jika Anda ingin menggoreng bahan lain, yang suhunya butuh lebih rendah ataupun lebih tinggi.
3.8. Aplikasi Penggunaan Penggoreng Vakum
Vacuum frying digunakan untuk bahan dengan kadar air tinggi dan kadar glukosa yang tinggi, hal ini dikarenakan pada bahan – bahan yang digoreng menggunakan penggoreng biasa dengan kadar gula yang tinggi (Indocitrago, 2010). Pada bahan seperti pada buah nangka dan mangga serta wortel, maka hasil keripik yang digoreng tidak akan renyah dan akan menjadi seperti jelly serta berubah warna menjadi coklat karena reaksi mailard yang terjadi antara gula dan panas tinggi pada suhu penggorengan.
Aplikasi lain yakni digunakan untuk menggoreng bahan dengan kandungan volatil tinggi seperti aroma dan pigmen yang sensitif panas. Karena titik didih minyak yang rendah serta bertekanan membuat aroma tidak menguap dari bahan dan hanya air saja yang menguap secara berangsur –angsur.
31
Berikut adalah desain produk “Mesin Vacuum Frying”
Gambar 8. Mesin Vacuum Frying (Tampak Samping Kanan)
32
4.1. Pembahasan
Pembahasan yang di bahas tentang perancangan Mesin Vacuum Frying dengan bantuan motor listrik ini. Ada beberapa hal yang harus di bahas antara lain kekuatan material plat tabung penggoreng,
4.1.1. Desain Konstruksi Mesin Vacuum Frying
Perancangan Mesin Vacuum Frying ini adalah sebagai latihan penerapan teori dan praktik kerja. Sehingga perancangan Mesin Vacuum Frying di tentukan atas berbagai pertimbangan sebagai berikut :
a. Mesin Vacuum Frying tidak menggunakan tenaga penggerak manusia atau
tidak perlu lagi mengatur suhu saat penggorengan, melainkan sudah dilengkapi dengan thermo control digital.
b. Spesifikasi mesin yang ergonomis dengan dimensi yang nyaman bagi
operator dan mudah disesuaikan dengan ruang kerja mesin, Dimensi Total (pxlxt) cm: 100x120x90 cm.
c. Mudah dalam pengoperasian serta perawatan cadang mesin.
d. Menghasilkan listrik terus menerus dan dapat membantu yang kekurangan
listrik terutama bagi home industri kecil – kecilan.
4.1.2. Konstruksi Rangka Mesin Vacuum Frying
Rangka mesin Vacuum Frying ini terdiri dari profil siku. Dimensi rangka ini, yaitu (pxlxt) cm: 100x120x90 cm. Rangka mesin Vacuum Frying. Peralatan yang digunakan dalam proses pembuatan rangka, yaitu penggaris siku, mistar baja, gergaji tangan, gerinda tangan, mesin bor, mesin las.
33
4.2. Hasil Pengujian Kekerasan Material Bahan Tabung Penggoreng
Berdasarkan hasil penelitian didapatkan nilai kekerasan pada masing – masing spesimen. Spesimen dengan perlakuan panas normalizing pada temperatur 1050°C memiliki nilai kekerasan 138 HV30 dan spesimen dengan perlakuan panas normalizing pada temperatur 1075°C memiliki nilai kekerasan 146 HV30.
Nilai kekerasan pada spesimen dengan temperatur 1075°C lebih tinggi dibandingkan dengan nilai kekerasan spesimen 1050°C. Demikian juga pada spesimen dengan perlakuan panas hardening, spesimen pada temperatur 1050°C memiliki nilai kekerasan 167 HV30 dan spesimen pada temperatur 1075°C memiliki nilai kekerasan 175 HV30. Hal ini disebabkan karena struktur sigma yang terbentuk pada spesimen dengan temperatur 1075°C lebih banyak dibandingkan dengan struktur sigma yang terbentuk pada spesimen 1050°C.
Sifat mekanik dari struktur sigma adalah keras dan getas. Dengan semakin banyaknya struktur sigma yang terbentuk maka nilai kekerasan juga akan naik. Dengan semakin tinggi temperatur struktur sigma yang terbentuk juga semakin banyak yang juga menyebabkan naiknya nilai kekerasan. Pada spesimen dengan temperatur perlakuan panas 1050°C, pada spesimen dengan perlakuan panas normalizing nilai kekerasannya lebih rendah dibandingkan dengan spesimen dengan perlakuan panas hardening.
Demikian juga pada spesimen dengan temperatur perlakuan panas 1075°C, pada spesimen dengan perlakuan panas normalizing nilai kekerasannya lebih rendah dibandingkan dengan nilai kekerasan pada spesimen dengan perlakuan panas hardening. Hal ini disebabkan karena presipitat karbida (M23C6) yang terbentuk pada spesimen dengan perlakuan panas normalizing lebih banyak dibandingkan dengan spesimen dengan perlakuan panas hardening. Dengan semakin banyaknya presipitat karbida (M23C6) yang terbentuk nilai kekerasan akan turun. Berikut ini tabel nilai kekerasan rata:
Tabel 8. Nilai Kekerasan Rata-Rata Temperatur (°C) Perlakuan Kekerasan Rata-Rata (HV30) 1050 Normalizing 138 1050 Hardening 167 1075 Normalizing 146 1075 Hardening 175 1100 Normalizing 155 1100 Hardening 184
Dan berikut ini adalah Diagram Nilai Kekerasan Rata-Rata dari masing-masing spesimen:
Gambar 10. Diagram Nilai Kekerasan Rata-Rata
4.3. Pengujian Dimensi Rangka Mesin Vacuum Frying
Uji dimensi yang dilakukan untuk mengetahui apakah ukuran bahan berubah atau tidak setelah mengalami proses pengerjaan. Setelah melakukan uji dimensi diperoleh hasil sebagai berikut :
35
Tabel 9. Ukuran Bagian Rangka Sebelum Mengalami Pengerjaan
No Nama Ukuran Sebelum
Mengalami Pengelasan Keterangan
1. Rangka 95x120x100 mm Ukuran sesuai desain
Tabel 10. Perbedaan Ukuran Total Rangka Pada Gambar Kerja Dengan Ukuran Total Rangka Pada Kenyataan
No Nama Ukuran Gambar
Kerja Ukuran Benda Kerja Keterangan
1. Panjang 95 100 Tidak Sesuai
2. Lebar 120 120 Sesuai
3. Tinggi 100 90 Tidak Sesuai
Tabel 11. Perhitungan Selisih Dan Persentase Kesalahan DT
No Keterangan Perhitungan
1. Total Dimensi Gambar (D g)
= Px x Lx x Tx
= 95 x 120 x 100 = 1.140.000 (mm³)
2. Total Dimensi Rangka (Dr)
= P g x L g x T g = 100 x 120 x 90 = 1.080.000 (mm³)
3. Total Selisih Dimensi (ΔD)
= Dr - Dg
=1.080.000 – 1.140.000 = -60.000 (mm³)
4. Persentase Kesalahan Dimensi Total
0%
= .
. . 100%
Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa ukuran bahan yang sebelumnya mengalami proses pengerjaan dan sesudah mengalami proses pengerjaan terdapat perbedaan. Hal itu mungkin disebabkan oleh beberapa hal. Hal tersebut diantaranya :
1. Kurang teliti pada saat proses pemotongan bahan.
2. Pemberian clearance atau jarak kelonggaran pada saat perakitan sudut yang
kurang sesuai.
3. Pemeriksaan ukuran yang kurang teliti pada saat pengukuran berlangsung.
4.4. Perbandingan Hasil Analisis Tabung Mesin Vacuum Frying
Dari hasil analisis keseluruhan pada tabung vacuum, mesin vacuum frying
dapat terlihat kenaikan tegangan Von Misses Stress berdasarkan temperatur
analisis yang dikenakan. Semakin tinggi temperatur yang dikenakan pada tabung
maka semakin tinggi juga tegangan VonMisses Stress yang terjadi selain itu juga
Translation displacement dari tabung juga ikut meningkat. Sedangkan untuk
tabung vacuum pada mesin vacuum frying saat beroperasi temperatur maksimal yang dikenakan adalah sekitar 95°C. Perbandingan hasil analisis dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 12. Perbandingan Hasil Analisis Tabung Mesin Vacuum Frying
No Temperatur (°C) Von MissesStress (N/m²) Translation Displacement (mm) 1 27 4,176x10 0,764 2 60 1,146x10 1,86 3 95 2,02x10 3,28
37
Berikut gambar grafik perbandingan hasil analisis Von Misses Strees pada tabung
vacuum frying Temperatur 27°C, 60°C, dan 95°C:
Gambar 11. Von Misses Strees Tabung Vacuum Temperatur 27°C, 60°C, dan 95°C
Berikut gambar grafik perbandingan hasil analisis Translation Displacement pada
tabung vacuum frying Temperatur 27°C, 60°C, dan 95°C:
Gambar 12. Translation Displacement Tabung Vacuum Temperatur 27°C, 60°C,
Jika dilihat dari hasil analisis tabung secara keseluruhan dengan tingkat
tegangan von misses maksimum tabung adalah sebesar 2,05x10 N/ serta
translation displacement maksimal tabung adalah 3,28 mm pada temperatur
95°C, maka tabung dapat dinyatakan dalam keadaan krisis. Hal ini dapat menyebabkan tabung meledak karena tekanan yang dihasilkan saat tabung beroperasi sangat tinggi. Oleh sebab itu peranan sistem vacuum pada mesin vacuum frying saat beroperasi adalah vital karena menjaga tekanan vacuum tabung agar tidak melebihi batas ketahanan bahan. Selain itu konsole pengatur temperatur otomatis tabung juga membantu mempertahankan temperatur kerja saat mesin beroperasi agar tidak lebih dari 85°C - 95°C.
4.5. Faktor Keamanan Material dan Hasil Perhitungan Tabung Penggoreng
Dengan melakukan analisa komputer tersebut, maka kita dapat mengetahui faktor keamanan dari elemen yang kita rancang. Ditinjau dari faktor keamanan pada material yang digunakan pada tabung mesin vacuum frying haruslah lebih besar daripada 1,0 jika harus dihindari kegagalan. Bergantung pada keadaan, maka faktor keamanan yang harganya sedikit diatas 1,0 hingga 10 yang dipergunakan.
Dengan menggunakan rumus untuk mendapatkan faktor keamanan dimana:
= Tegangan Luluh Material
= Tegangan Von Misses Maksimum
Factor of safety: Ƞ = ( / ²)
( / ²)
Faktor keamanan yang digunakan pada tabung mesin vacum frying ini dihitung berdasarkan perbandingan tegangan luluh maksimal material tabung yang menggunakan meterial jenis Stainless Steel AISI Type 304 dengan tegangan
39
nilai faktor keamanan tabung untuk analisis pada temperatur maksimal tabung vacuum saat beroperasi (95°C).
Berikut ini adalah hasil perhitungan faktor keamana tabung vacum pada
analisis temperatur 95°C dengan tegangan maksimal sebesar 2,02x10 N/m²
adalah sebagai berikut:
Temperatur 95°C, Factor of safety:
Ƞ = , / ²
, / ² = 1,01
4.6. Proses Perakitan Mesin Vacuum Frying
Perakitan merupakan tahap terakhir dalam proses perancangan dan pembuatan suatu mesin atau alat, dimana suatu cara atau tindakan untuk menempatkan dan memasang bagian-bagian dari suatu mesin yang digabung dari satu kesatuan menurut pasangannya, sehingga akan menjadi perakitan mesin yang siap digunakan sesuai dengan fungsi yang direncanakan.
Sebelum melakukan perakitan hendaknya memperhatikan beberapa hal sebagai berikut :
1. Komponen-komponen yang akan dirakit, telah selesai dikerjakan dan telah
siap ukuran sesuai perencanaan.
2. Komponen-komponen standart siap pakai ataupun dipasangkan.
3. Mengetahui jumlah yang akan dirakit dan mengetahui cara
pemasangannya.
4. Mengetahui tempat dan urutan pemasangan dari masing-masing
komponen yang tersedia.
Langkah-langkah perakitan :
1. Menyiapkan rangka atau bak tempat penampung air mesin Vacuum
Frying yang telah dibuat.
2. Memasang tabung penggoreng dan tungku pemanas.
3. Memasang kondensor dan pipa sambungan kondesor ke tabung
penggoreng.
4. Memasang katup saluran pembuangan air pada kondensor.
5. Memasang pompa dan pipa sambungan ke water jet.
6. Memasang selang penghubung dari water jet ke kondensor.
7. Memasang alat sensor suhu.
8. Memasang kabel pengatur suhu dari tungku pemanas ke alat kontrol
suhu.
9. Memasang selang tabung gas LPG ke alat sensor suhu.
Gambar 13. Bak penampung air
41
Gambar 15. Pemasangan tabung kondensor
Gambar 16. Pemasangan pipa saluran uap panas dari tabung penggoreng ke kondensor dan pemasangan katup saluran pembuangan air kondensor
Gambar 18. Pemasan
Gambar 19. Pemasangan kabel sensor suhu dan selang
Pemasangan Selang Air Pendingin (masuk) dan Selang Air Pendingin (keluar)
Gambar 19. Pemasangan kabel sensor suhu dan selang tabung gas LPG Selang Air Pendingin
43
4.7. Uji Kinerja Mesin Vacuum Frying
Uji kinerja mesin oven pengering merupakan upaya untuk mengetahui cara kerja dan efisiensi mesin yang telah dibuat. Pengujian ini juga bertujuan sebagai langkah untuk memonitoring kekurangan-kekurangan pada mesin yang belum dapat diatasi. Pengujian juga dilakukan pada setiap komponen yang ada pada mesin tersebut yang bertujuan untuk mengetahui apakah semua komponen dapat berfungsi baik sesuai dengan yang diharapkan. Sehingga dapat dilakukan perbaikan serta inovasi pada mesin untuk pembuatan berikutnya.
44
5.1. Kesimpulan
Dari penelitian ada beberapa kesimpulan yang diperoleh:
1. Dari hasil pembebanan tekanan pada temperatur analisis 27°C, 60°C, dan
95°C pada tabung vacuum mesin vacuum frying, maka diperoleh hasil tegangan maksimal dari keseluruhan yaitu:
Tegangan maksimum von mises sebesar: 2,02 x 108 N/m2 Translasi vektor peralihan maksimum sebesar: 3,28 mm
2. Dan dari hasil diatas didapat nilai faktor keamanan untuk tabung vacuum
sesuai dengan jenis material yang pakai Stailess Steel AISI 304, yaitu sebesar: Factor of safety (η) = 1,01
3. Peranan sistem vaccuum pada mesin vacuum frying saat beroperasi
adalah vital karena menjaga tekanan vacuum tabung agar tidak melebihi batas ketahanan bahan Stailess Steel AISI 304.
5.2. Saran
1. Perlu dilakukannya pengujian efektifitas kinerja alat lebih lanjut lagi,
terutama untuk meningkatkan kwalitas hasil produk keripik.
2. Agar hasil keripik yang diperoleh lebih baik, maka harus dicari solusi/cara
untuk dalam proses penggorengan apa ada masalah dengan tabung penggorengan termasuk tutup penggorengannya atau dari kinerja sistem pompa vakumnya, agar bahan yang dihasilkan lebih berkualitas.
3. Pemeliharaan terhadap alat harus secara berkala dilakukan untuk
menjaga kualitas hasil keripik yang optimal terutama tingkat kevakuman yang sering diakibatkan oleh melemahnya perapat atau sealer pada tutup tabung penggorengan.
