T.A mesin pencuci biji kakao.docx

(1)

INTISARI

Penanganan pasca panen kakao terutama pencucian biji kakao Penanganan pasca panen kakao terutama pencucian biji kakao merupakan mata rantai agrobisnis kakao yang memerlukan perhatian serius. Biji merupakan mata rantai agrobisnis kakao yang memerlukan perhatian serius. Biji kakao yang telah dikeluarkan dari kulit buahnya mengandung lendir berwarna kakao yang telah dikeluarkan dari kulit buahnya mengandung lendir berwarna putih

putih (pulp) (pulp) yang yang menyelimuti menyelimuti biji biji kakao. kakao. Jika Jika tidak tidak dibuang dibuang pulp pulp ini ini akanakan mengering dan lengket pada bijinya, berwarna cokelat kehitaman yang akan mengering dan lengket pada bijinya, berwarna cokelat kehitaman yang akan mengurangi aroma dan rasa khas kakao. Kondisi ini menyebabkan harga jual biji mengurangi aroma dan rasa khas kakao. Kondisi ini menyebabkan harga jual biji kakao menjadi rendah. Hal ini terjadi karena proses pencuciannya dilakukan kakao menjadi rendah. Hal ini terjadi karena proses pencuciannya dilakukan secara salah sasaran yaitu dengan menggunakan mesin pencuci pakaian atau justru secara salah sasaran yaitu dengan menggunakan mesin pencuci pakaian atau justru tanpa dicuci sama sekali, artinya biji kakao hasil pemecahan buah langsung tanpa dicuci sama sekali, artinya biji kakao hasil pemecahan buah langsung dijemur di bawah panas matahari. Solusi masalah ini adalah penciptaan mesin dijemur di bawah panas matahari. Solusi masalah ini adalah penciptaan mesin pencuci biji kakao

pencuci biji kakao yang dapat mencuci bijyang dapat mencuci biji kakao dalam jui kakao dalam jumlah banyak, cepat dmlah banyak, cepat danan bersih

bersih sempurna. sempurna. Penciptaan Penciptaan mesin mesin pencuci pencuci oleh oleh penulis penulis bertujuan bertujuan mengatasimengatasi masalah ketidaksempurnaan pencucian. Metode yang dilakukan adalah masalah ketidaksempurnaan pencucian. Metode yang dilakukan adalah eksperimen yang diawali dengan proses merancang yang diteruskan dengan eksperimen yang diawali dengan proses merancang yang diteruskan dengan membangun mesin. Hasil kegiatan ini adalah satu unit mesin yang memiliki membangun mesin. Hasil kegiatan ini adalah satu unit mesin yang memiliki kapasitas 100 kg/jam dan mempunyai ukuran tinggi 1200 mm, panjang 1700 mm, kapasitas 100 kg/jam dan mempunyai ukuran tinggi 1200 mm, panjang 1700 mm, dan lebar 700 mm.

dan lebar 700 mm.

Kata kunci: Biji Kakao, Lendir Kakao (pulp), Mesin Pencuci Kata kunci: Biji Kakao, Lendir Kakao (pulp), Mesin Pencuci

(2)

ABSTRACT

Handling process after harvest time of cocoa, especially washing process Handling process after harvest time of cocoa, especially washing process of cocoa seeds is the important part of agribusiness about cocoa which needs a of cocoa seeds is the important part of agribusiness about cocoa which needs a serious attention. The cocoa seed that is toke out from its peel is coated by pulp. If serious attention. The cocoa seed that is toke out from its peel is coated by pulp. If this pulp is not removed from the seeds, it will be dry and adhere to the seeds, this pulp is not removed from the seeds, it will be dry and adhere to the seeds, have dark brown color and will impair the special aroma and taste of cocoa. This have dark brown color and will impair the special aroma and taste of cocoa. This condition will cause the selling price of cocoa seeds be low. Because the washing condition will cause the selling price of cocoa seeds be low. Because the washing process

process is is executed by executed by wrong procedure, wrong procedure, that that is is did by did by use use second hand second hand washingwashing machine or not washed absolutely, it means that the cocoa seeds dry in the sun machine or not washed absolutely, it means that the cocoa seeds dry in the sun immediately. The solution of this problem is by create the cocoa seeds washing immediately. The solution of this problem is by create the cocoa seeds washing machine that can wash cocoa seeds in great quantities, f

machine that can wash cocoa seeds in great quantities, f ast, and clean completely.ast, and clean completely. Creating this washing machine has overcoming uncompleted washing process as Creating this washing machine has overcoming uncompleted washing process as a purpose. The method that is made is by doing experiment that is started by make a purpose. The method that is made is by doing experiment that is started by make the design and then build the machine. Output of that experiment is one unit the design and then build the machine. Output of that experiment is one unit machine which has capacity 100 kg/hour and has tall size 1200 mm, length size machine which has capacity 100 kg/hour and has tall size 1200 mm, length size 1700 mm, and width size 700 mm.

1700 mm, and width size 700 mm.

Keywords: Cocoa Seed, Pulp,

(3)

ABSTRACT

Handling process after harvest time of cocoa, especially washing process Handling process after harvest time of cocoa, especially washing process of cocoa seeds is the important part of agribusiness about cocoa which needs a of cocoa seeds is the important part of agribusiness about cocoa which needs a serious attention. The cocoa seed that is toke out from its peel is coated by pulp. If serious attention. The cocoa seed that is toke out from its peel is coated by pulp. If this pulp is not removed from the seeds, it will be dry and adhere to the seeds, this pulp is not removed from the seeds, it will be dry and adhere to the seeds, have dark brown color and will impair the special aroma and taste of cocoa. This have dark brown color and will impair the special aroma and taste of cocoa. This condition will cause the selling price of cocoa seeds be low. Because the washing condition will cause the selling price of cocoa seeds be low. Because the washing process

process is is executed by executed by wrong procedure, wrong procedure, that that is is did by did by use use second hand second hand washingwashing machine or not washed absolutely, it means that the cocoa seeds dry in the sun machine or not washed absolutely, it means that the cocoa seeds dry in the sun immediately. The solution of this problem is by create the cocoa seeds washing immediately. The solution of this problem is by create the cocoa seeds washing machine that can wash cocoa seeds in great quantities, f

machine that can wash cocoa seeds in great quantities, f ast, and clean completely.ast, and clean completely. Creating this washing machine has overcoming uncompleted washing process as Creating this washing machine has overcoming uncompleted washing process as a purpose. The method that is made is by doing experiment that is started by make a purpose. The method that is made is by doing experiment that is started by make the design and then build the machine. Output of that experiment is one unit the design and then build the machine. Output of that experiment is one unit machine which has capacity 100 kg/hour and has tall size 1200 mm, length size machine which has capacity 100 kg/hour and has tall size 1200 mm, length size 1700 mm, and width size 700 mm.

1700 mm, and width size 700 mm.

Keywords: Cocoa Seed, Pulp,

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat serta bimbingan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan dan rahmat serta bimbingan-Nya kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini tepat pada waktunya.

laporan tugas akhir ini tepat pada waktunya. Laporan tugas akhir ini berjudul

Laporan tugas akhir ini berjudul “Rancang Bangun“Rancang Bangun Mesin Pencuci BijiMesin Pencuci Biji Kakao Tipe Rotary Dalam

Kakao Tipe Rotary Dalam Kapasitas 100 Kg/Jam”Kapasitas 100 Kg/Jam” diajukan untukdiajukan untuk menyelesaikan Mata Kuliah Tugas Akhir semester VI Program Pendidikan menyelesaikan Mata Kuliah Tugas Akhir semester VI Program Pendidikan Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Diploma 3 Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan.

Medan.

Sesuai dengan judulnya maka penulis akan membahas mengenai prinsip Sesuai dengan judulnya maka penulis akan membahas mengenai prinsip kerja, komponen beserta perhitungannya, gambar susunan dan detailnya dan kerja, komponen beserta perhitungannya, gambar susunan dan detailnya dan proses pembuatan, prose

proses pembuatan, prosedur pengoperasian dan pdur pengoperasian dan perawatan.erawatan.

Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapat Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapat bimbingan

bimbingan dan dan bantuan bantuan dari dari berbagai berbagai pihak pihak baik baik secara secara langsung langsung ataupun ataupun tidaktidak langsung serta bantuan material, kritik maupun saran, yang semuanya sangat langsung serta bantuan material, kritik maupun saran, yang semuanya sangat membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.

1. M. Syahruddin, S.T., M.T. Direktur Politeknik Negeri Medan;M. Syahruddin, S.T., M.T. Direktur Politeknik Negeri Medan; 2.

2. Idham Kamil, S.T., M.T. Ketua Jurusan Teknik Mesin;Idham Kamil, S.T., M.T. Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3.

3. Joni Indra, S.T., M.T. Kepala Program Studi Teknik Mekanik;Joni Indra, S.T., M.T. Kepala Program Studi Teknik Mekanik; 4.

4. Joko Sutrisno, S.T., M.T. Kepala Bengkel Teknik Mekanik;Joko Sutrisno, S.T., M.T. Kepala Bengkel Teknik Mekanik; 5.

5. Nisfan Bahri, S.T., M.T. Kepala Laboratorium Teknik Mekan Nisfan Bahri, S.T., M.T. Kepala Laboratorium Teknik Mekanik;ik; 6.

6. Drs. Supriyanto, M.P. Dosen Pembimbing tugas akhir, yang telahDrs. Supriyanto, M.P. Dosen Pembimbing tugas akhir, yang telah meluangkan waktu untuk membantu dan membimbing penulis sehingga meluangkan waktu untuk membantu dan membimbing penulis sehingga laporan tugas akhir penulis dapat selesai dengan baik;

laporan tugas akhir penulis dapat selesai dengan baik; 7.

7. Kepada seluruh Bapak/Ibu Dosen Teknik Mekanik yang telahKepada seluruh Bapak/Ibu Dosen Teknik Mekanik yang telah membimbing dan membina penulis;

membimbing dan membina penulis; 8.

(5)

9. Teristimewa untuk kedua orang tua penulis yang selalu memberika doa, dorongan baik materi maupun spiritual;

10. Teman-teman dalam satu kelompok Tugas Akhir;

11. Seluruh teman-teman penulis dan telah senantiasa mendukung dan memberi semangat kepada penulis.

Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan disana-sini, oleh sebab itu penulis mengharapkan kriktik dan saran yang bersifat membangun agar laporan ini dapat menjadi lebih baik.

Akhirnya penulis berharap semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak sebagai bahan masukan dan pertimbangan. Terima

kasih.

Medan, Agustus 2014

Hormat Penulis,

Fandi Bagus jayanto NIM: 1105011033 ( )

Nur Afiqah Tony NIM: 1105011063 ( )

Rahmad Hardiansyah NIM: 1105011067 ( )

Wahyu Desmandra NIM: 1105011087 ( )

(6)

DAFTAR ISI

SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ... i

PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... ii

PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... iii

INTISARI ... v

ABSTRACT ... vi

KATA PENGANTAR ... vii

DAFTAR ISI ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Perumusan Masalah ... 2

C. Batasan Pembahasan ... 3

D. Tujuan Tugas Akhir ... 3

E. Manfaat Tugas Akhir ... 3

F. Metode Pengumpulan Data ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

A. Analisis Situasi ... 5

B. Tinjauan Umum Tanaman Kakao ... 6

C. Penanganan Biji Kakao Setelah Panen ... 8

1. Fermentasi ... 8

2. Pencucian Biji Kakao ... 9

3. Pengeringan ... 10

BAB III MESIN YANG DIBANGUN ... 11

A. Gambar Mesin Pencuci Biji Kakao ... 11

(7)

2. Motor Listrik ... 12

3. Tabung Pencuci ... 13

4. Pengaduk dan Poros Pengaduk ... 13

5. Puli ... 14

6. Sabuk ... 15

7. Bantalan ... 15

8. Corong Masukan ... 16

9. Corong Keluaran ... 16

10. Tutup Keluaran Tabung ... 16

11. Poros Transmisi ... 17

12. Pasak ... 18

C. Dimensi Mesin ... 18

D. Prinsip Kerja Mesin Pencuci Biji Kakao ... 18

BAB IV PERHITUNGAN KOMPONEN MESIN ... 20

A. Perhitungan Komponen Utama Mesin ... 20

1. Tabung Pencuci ... 20

2. Pengaduk ... 21

3. Poros Pengaduk ... 24

4. Puli dan Sabuk ... 29

5. Penentuan Daya Motor ... 40

6. Perancangan Pasak ... 46

7. Bantalan ... 51

B. Analisa Biaya ... 55

1. Biaya Material ... 55

2. Biaya Pembuatan ... 57

3. Analisa Titik Impas (Break Even Point) ... 58

BAB V PERAWATAN MESIN ... 61

A. Perawatan Mesin ... 61

B. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin ... 62

1. Motor Listrik ... 62

(8)

3. Pencuci Biji Kakao ... 63 4. Perbaikan Mesin ... 63 BAB VI PENUTUP ... 64 A. Simpulan ... 64 B. Saran ... 64 DAFTAR PUSTAKA ... 65 LAMPIRAN

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Buah dan Biji Kakao ... 8

Gambar 2. Proses Fermentasi Biji Kakao ... 8

Gambar 3. Pencucian Biji Kakao Manual ... 9

Gambar 4. Pencucian Biji Kakao Sekaligus Fermentasi ... 9

Gambar 5. Biji Kakao yang Dikeringkan ... 10

Gambar 6. Mesin Pencuci Biji Kakao ... 11

Gambar 7. Rangka Mesin ... 12

Gambar 8. Motor Listrik ... 12

Gambar 9. Tabung Pencuci ... 13

Gambar 10. Pengaduk ... 14

Gambar 11. Poros Pengaduk ... 14

Gambar 12. Puli ... 15

Gambar 13. Sabuk ... 15

Gambar 14. Bantalan ... 15

Gambar 15. Corong Masukan ... 16

Gambar 16. Corong Keluaran ... 16

Gambar 17. Tutup Keluaran Tabung ... 17

Gambar 18. Poros Transmisi ... 17

Gambar 19. Pasak... 18

Gambar 20. FBD Poros Pengaduk ... 25

Gambar 21. Rangkaian Puli ... 29

Gambar 22. Perbandingan Puli ... 29

Gambar 23. Rangkaian Sabuk Terbuka ... 31

Gambar 24. Penampang Sabuk-V ... 31

Gambar 25. Pasak Benam Persegi ... 40

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Biaya Material ... 47 Tabel 2. Daya Peralatan yang Digunakan ... 49

(11)

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kakao merupakan salah satu komoditas perkebunan yang peranannya cukup penting bagi perekonomian nasional, khususnya sebagai penyedia lapangan kerja, sumber pendapatan, dan devisa negara karena berorientasi ekspor. Di samping itu, kakao berperan dalam mendorong pengembangan wilayah dan pengembangan Agroindustri dan Agrobisnis.

Menurut Gunadi (2005), perkebunan kakao telah dapat menyediakan lapangan kerja dan sumber pendapatan bagi sekitar 900.000 kepala keluarga petani serta memberi sumbangan devisa terbesar ketiga setelah perkebunan karet

dan sawit.

Ditinjau dari segi produksinya, Indonesia menempati posisi ketiga di dunia setelah Pantai Gading dan Ghana dengan jumlah 779.400 ton (Ditjen Perkebunan Deptan, 2006).

Menurut Kristanto (2012), areal perkebunan kakao Indonesia tercatat 1.167.046 (ha) di mana sebagian besar (92,6%) dikelola oleh rakyat selebihnya (3,3%) Perkebunan Negara dan 4,1% Perkebunan Besar Swasta.

Meskipun sebagian besar lahan dikelola oleh rakyat, namun produknya tidak diolah secara baik, sehingga mutu produk (biji kakao) menjadi rendah. Akibatnya harga kakao Indonesia yang diekspor ke Amerika Serikat dikenai diskon US$ 90 – 150/ton. Hal ini akan merugikan petani secara ekonomis. Kerugian lebih besar dari sisi moral yaitu menurunnya spirit dalam budidaya tanaman kakao yang menyebabkan lesunya Agrobisnis dan Agroindustri.

Dari segi kualitas, kakao Indonesia tidak kalah dengan kakao dunia asal dilakukan proses pascapanen dengan baik (fermentasi), bahkan memiliki keunggulan yaitu tidak mudah meleleh sehingga cocok untukblending (Kristanto, 2012).

(12)

Akan tetapi, petani kakao tidak melakukan fermentasi karena memerlukan waktu hingga 6 hari, justru biji kakao langsung dijemur demi mempersingkat waktu proses. Ini sesuai dengan informasi yang diperoleh dari daerah sentra kakao (Kabupaten Asahan).

Berdasarkan uraian dan informasi di atas, penulis berkeinginan untuk membuat satu unit mesin pencuci biji kakao yang dapat mencuci (menghilangkan) zat lendir ( pulp) yang mesin pencuci biji kakao yang dapat mencuci (menghilangkan) zat lendir ( pulp) menyelimuti biji dengan bersih tanpa fermentasi. Dengan demikian, waktu proses pencucian menjadi singkat, biji kakao bersih, karena bersih maka waktu pengeringan menjadi pendek, mutu sesuai standar ekspor, dan harga menjadi lebih tinggi. Manfaat jangka panjang adanya mesin ini adalah petani menjadi bergairah untuk tetap membudidayakan tanaman kakao karena prospek ekonomisnya menjanjikan. Bagi industri teknologi tepat guna, mesin ini bisa dikembangkan atau diperbanyak untuk dimanfaatkan oleh petani kakao di daerah lain.

B. Perumusan Masalah

Sebagaimana diuraikan di atas, bahwa sebagian besar petani kakao dalam melakukan pencucian biji kakao harus melalui tahapan fermentasi selama enam hari atau bahkan langsung dijemur di bawah panas matahari. Dua tindakan pasca panen seperti diuraikan di atas mengandung konsekuensi negatif yaitu waktu proses lama, tenaga relatif besar dan kualitas biji kakao rendah. Akibat lanjut kondisi ini adalah menurunnya harga jual biji kakao, yang mengakibatkan pendapatan petani juga menurun.

Telah diketahui bersama bahwa biji kakao dari petani dibeli oleh pedagang besar untuk diekspor. Jika biji kakao kurang bersih atau berkualitas rendah tentu harga menjadi rendah yang berakibat merugikan petani itu sendiri. Kondisi ini akan berubah menjadi lebih baik jika terdapat alat atau mesin yang dapat mencuci biji kakao dalam waktu singkat dengan jumlah besar yang dimiliki petani biji kakao.

(13)

C. Batasan Pembahasan

Batasan-batasan yang akan dibahas antara lain : 1. Prinsip kerja mesin pencuci biji kakao tipe rotary dalam;

2. Perhitungan komponen-komponen utama yang akan digunakan; 3. Gambar assembling dan detail mesin tersebut;

4. Menentukan kapasitas hasil produksi; dan 5. Biaya yang diperlukan.

D. Tujuan Tugas Akhir

Adapun tujuan dari pembuatan tugas akhir ini dibagi menjadi dua jenis, yaitu:

a. Tujuan Umum

1. Untuk pengembangan ilmu dan menerapkannya dalam bentuk perancangan dan penelitian;

2. Sebagai syarat penyelesaian program pendidikan Diploma 3 di Politeknik Negeri Medan.

b. Tujuan Khusus

1. Membuat mesin pencuci biji kakao yang dapat mencuci secara cepat, bersih dan kapasitas lebih besar dari kapasitas pencucian secara

manual;

2. Membantu para petani kakao untuk menghemat waktu dan tenaga pekerja/petani dalam proses pencucian biji kakao.

E. Manfaat Tugas Akhir

Penulisan laporan ini diharapkan bermanfaat bagi :

1. Pihak produsen, pembuatan mesin-mesin pertanian agar kiranya menjadi pegangan dalam memproduksi mesin pencuci biji kakao.

2. Masyarakat, khususnya petani kakao agar terbantu dengan adanya rancangan mesin ini untuk meningkatkan kualitas biji kakao.

3. Koperasi, mengadakan mesin pemroses sederhana yang bisa dipasarkan kepada masyarakat dengan harga terjangkau.

(14)

4. Semua pihak yang ingin mengetahui dan mempelajari cara membuat mesin pencuci biji kakao.

F. Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang dilakukan penulis dalam penyusunan tugas akhir adalah:

1. Pengumpulan data primer, yaitu: a) Mengukur diameter biji kakao; b) Menimbang bobot biji kakao;

c) Mengamati secara visual bentuk, warna dan kematangan buah. 2. Pengumpulan data sekunder, yaitu:

a) Mempelajari buku-buku yang berkaitan dengan kakao; b) Mempelajari buku-buku tentang perancangan mesin.

(15)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Analisis Situasi

Salah satu sentra penghasil kakao di Sumatera Utara berada di Kabupaten Asahan. Terdapat beberapa perkebunan yang menghasilkan berbagai jenis komoditas ekspor, yang paling besar adalah kelapa sawit, karet, kemudian kakao. Luas lahan kebun kakao 5.773,71 Ha menghasilkan 5.789, 86 ton/tahun yang merupakan 9,28% dari luas wilayah Kabupaten Asahan sebesar 62.225,30 Ha. Dari luas lahan kebun kakao tersebut, sebagian besar (52%) dikelola oleh masyarakat dalam bentuk kebun-kebun kecil. Masyarakat pemilik kebun kecil ini merupakan bagian kecil yaitu 3% dari total penduduk Kabupaten Asahan yang berjumlah 674.521 jiwa (BPS Kabupaten Asahan dalam angka, 2012).

Tiap kepala keluarga petani kakao memiliki lahan rata-rata seluas 1,2 Ha dengan hasil panen 1.203,3 kg/tahun. Pendapatan petani dengan harga Rp 20.000/kg untuk mutu biji kakao sedang adalah Rp 24.066.000/tahun. Pendapatan ini bisa ditingkatkan jika mutu biji kakao juga dapat ditingkatkan. Penanganan pascapanen kakao (proses pembersihan dan pengeringan) dilakukan dengan

sangat sederhana. Pembersihan biji dari pulp (lendir kakao) yang menyelimutinya yang berlangsung di masyarakat selama ini adalah dengan cara meletakkan biji kakao dalam bak anyaman bambu besar kemudian ditutup kain goni dan dibiarkan dalam kondisi tersebut selama 4 hari (fermentasi). Kemudian, biji dicuci dengan air dengan cara diaduk-aduk sampai pulp larut dari bijinya. Cara lain yang dilakukan oleh sebagian kecil petani adalah mencuci biji dalam mesin cuci pakaian. Tentu saja cara ini tidak tepat sasaran atau tidak tepat guna. Cara yang paling banyak dilakukan oleh petani justru biji kakao langsung dijemur dibawah panas matahari sehingga pulp yang menyelimuti biji menjadi kering dan lengket

menempel pada bijinya.

Cara-cara inilah yang menyebabkan kualitas biji kakao menjadi rendah sehingga harga kakao yang diterima petani menjadi lebih kecil dibanding dengan

(16)

harga kakao kualitas standar. Padahal jika ditinjau dari jumlah, produk biji kakao cukup baik dan memiliki peluang bisnis yang sangat terbuka dengan permintaan yang terus meningkat dari negara tetangga seperti Singapura dan Malaysia. Selain itu, Amerika Serikat, Brazilia, dan negara-negara Eropa juga mengimpor dari Indonesia. Oleh karena itu, peluang untuk meningkatkan pendapatan menjadi semakin besar, ditaambah lagi harga kakao di pasar Internasional sedang tinggi mencapai US$ 300 cent/kg.

Untuk membantu masyarakat petani kakao mencapai percepatan kesejahteraan, maka dirancanglah mesin pencuci biji kakao tanpa fermentasi, bentuknya sederhana dan mudah dibangun sehingga masyarakat yang memiliki bengkel mesin bubut dapat mengembangkan mesin ini bagi masyarakat petani

kakao.

B. Tinjauan Umum Tanaman Kakao

Tanaman kakao termasuk dalam genus theobroma, dengan nama latin Theobroma cacao. Dalam bahasa Yunani Theos berarti Dewa, sedang Broma berarti makanan atau santapan. Jadi dengan kata lain,Theobroma berarti makanan para dewa.

Nama cacao sendiri berasal dari bahasa Aztek, bangsa Indian yang tinggal di daerah Amazona dan Meksiko Selata. Pada itu biji kakao sangat berharga sekali, terutama bagi suku bangsa Aztek. Biji kakao selain dipergunakan sebagai minuman, juga sebagai pangganti alat pembayaran yang sah. Jadi, hampir berfungsi sebagai uang, misalnya untuk kerajaan dapat juga dibayar dengan biji

kakao.

Pada waktu orang-orang Spanyol mulai menguasai daerah Meksiko yaitu tahun 1526, mereka tidak menjumpai barang-barang berharga seperti emas atau permata, tetapi hanya mendapatkan biji-biji kakao yang tersimpan dalam gudang-gudang penduduk asli. Mulai saat itulah orang-orang Spanyol mengenal minuman Kakao campur gula yang ternyata mempunyai rasa nikmat tersendiri, sehingga mereka mulai menyebarkannya ke negara-negara Eropa. Tanaman kakao

(17)

oleh orang-orang Spanyol. Jenis yang pertama masuk adalah jenis Criollo Venezuella yang didatangkan dari Filipina. Jenis Criollo ini terkenal dengan rasanya yang enak, tetapi daya hasil produksi relatif rendah dan kurang tahan terhadap hama penyakit. Oleh karena itu, pada tahun 1880 didatangkan lagi jenis Forastero dari Venezuella. Jenis ini walaupun rasanya kurang enak dibanding Criollo, tetapi daya hasil produksinya relatif lebih tinggi dan lebih tahan terhadap hama dan penyakit.

Tahun 1888 masuk lagi ke Indonesia, jenisCriollo dari Venezuella yang kemudian dikenal dengan nama Java Criollo. Jenis ini nantinya merupakan nenek moyang dari kebun Trintario Djati Runggo yang ada sekarang.

Sejalan dengan pengembangan tanaman kakao di Indonesia, maka usaha-usaha pemuliaan mulai dirintis yaitu pada tahun 1912 yang dipelopori oleh Dr. C.J.J. Van Hall dengan mengunakan metode seleksi pemilihan pohon induk.

Penyeleksian pohon induk mula-mula dilakukan terhadap hasil bastar Trinitario (yang merupakan hasil pembastaran alami antara jenis Cariollo dan Forastero) di kebun percobaan Jati Runggo. Kemudian penyeleksian untuk jenis Forastero dilakukan di kebun Percobaan Getas.

Seleksi lain juga pernah dilakukan di kebun Siloewok, Sawangan pada tahun 1925, tetapi kurang memberikan hasil yang menggembirakan. Pengembangan tanaman kakao melalui pemuliaan sampai sekarang tetap dilakukan yaitu di Balai Penelitian Perkebunan Jember di Kebun Percobaan Kaliwining yang menangani kakao mulia (Finecacao) dan Kakao bulk (bulk cacao). Sedangkan di Balai Penelitian Perkebunan Medan menangani pemuliaan kakao bulk.

Warna buah kakao sangat beragam, tetapi pada dasarnya hanya ada dua macam warna. Buah yang ketika muda berwarna hijau, jika sudah masak akan berwarna kuning. Kulit buah tebal tetapi lunak, memiliki alur dalam dan alur

dangkal yang letaknya berselang seling. Ukuran buah juga beragam dari panjang 10 cm hingga 20 cm dan diameternya 6 – 7 cm. Sedangkan biji kakao berwarna cokelat berbentuk bulat lonjong tebal 1 cm panjang 1,5 cm dan lebar 1,2 cm, memiliki bau khas

(18)

Biji kakao diselimuti lendir berwarna putih yang disebut pulp. Jika pulp tidak dibuang akan dapat mempengaruhi warna dan rasa kakao yang akibatnya akan menurunkan kualitas kakao itu sendiri.

Gambar 1. Buah dan Biji Kakao

C. Penanganan Biji Kakao Setelah Panen 1. Fermentasi

Merupakan kegiatan untuk melepas lendir dari permukaan kulit biji untuk menghasilkan biji kakao dengan mutu dan aroma yang baik.

Cara yang dilakukan petani adalah menempatkan biji kakao hasil kupasan dari buah ke dalam bak lalu ditutup kain goni atau daun pisang dan dibiarkan selama 4 hari. Masa pembiaran atau pemeraman 4 hari adalah waktu yang cukup bagi pelepasan lendir ( pulp) dari biji kakao.

(19)

2. Pencucian Biji Kakao

Pencucian adalah proses pembersihan biji kakao dari lendir dengan air bersih sampai biji kakao menjadi kesat (tidak licin). Ada beberapa metode pencucian biji kakao, antara lain sebagai berikut:

1. Metode Pencucian Manual

Metode pencucian manual yang dilakukan oleh para petani yakni mencuci biji kakao dengan proses pencucian menggunakan keranjang bambu maupun ember plastik. Biji kakao dimasukkan ke dalam wadah, kemudian biji kakao diaduk dengan dua tangan secara terus menerus di bawah air yang mengalir. Lalu biji kakao disaring.

Gambar 3. Pencucian Biji Kakao Manual

2. Metode Pencucian Bersamaan dengan Proses Fermentasi

Metode ini dilakukan setelah biji kakao difermentasi selama ± 6-7 hari. Biji kakao yang telah difermentasi dicuci di dalam wadah fermentasi dengan mengalirkan air secara terus menerus dan diaduk dengan batang kayu.

(20)

3. Pengeringan

Sebelum dikeringkan, biji yang telah difermentasikan mengalami proses pencucian (washed ). Namun, ada juga pengolahan tanpa pencucian (unwashed ). Biji yang lebih dulu mengalami pencucian biasanya kulit biji yang tipis sehingga rapuh dan mudah terkelupas. Biji tanpa pencucian memiliki rendemen yang tinggi dan kulitnya tidak rapuh.

Pengeringan biji, baik yang melalui proses pencucian maupun tanpa pencucian, dapat dilaksanakan dengan sinar matahari atau pengering buatan. Dengan sinar matahari dibutuhkan waktu 6 hari sampai biji menjadi benar-benar kering. Dengan pengering buatan pengeringan biji berlangsung pada temperature 65-68

°

selama 32 jam dengan pembalikan biji setiap 3 jam.

(21)

BAB III

MESIN YANG DIBANGUN

A. Gambar Mesin Pencuci Biji Kakao

Gambar 6. Mesin Pencuci Biji Kakao Keterangan :

1. Rangka Mesin 7. Bantalan

2. Motor listrik 8. Corong Masukan

3. Tabung Pencuci 9. Corong Keluaran

4. Poros dan Pengaduk 10. Tutup Keluaran Tabung

5. Puli 11. Poros transmisi

6. Sabuk 12. Pasak 1 11 8 12 2 6 10 9 3 7 4 5

(22)

B. Bagian-Bagian Mesin 1. Rangka Mesin

Rangka merupakan komponen dari mesin pencuci yang berfungsi sebagai dudukan bagi komponen lain dan penahan beban dari komponen lainnya. Rangka mesin dibuat dari profil “L” berukuran 50 x 50 x 5 mm. Rangka mesin dibuat dengan sambungan las dan sambungan baut. Sambungan las dinilai lebih solid dan pelaksanaannya lebih mudah dan sambungan baut dinilai lebih efisien dan efektif dalam pembongkaran ulang atau perawatan pada rangka..

Gambar 7. Rangka Mesin

2. Motor listrik

Motor merupakan sumber tenaga penggerak awal dari rancang bangun mesin pencuci biji kakao. Mesin listrik yang digunakan adalah mesin dengan daya 5 HP dan putaran 1440 rpm.

(23)

3. Tabung Pencuci

Tabung pencuci adalah tempat dimana biji kakao mengalami proses pencucian dengan cara diputar-putar oleh sudu-sudu pengaduk yang terangkai pada poros pengaduk. Tabung pencuci dibuat dari baja plat ST 37 yang memiliki tebal 3 mm dan dirolling sehingga berbentuk silinder. Pada sisi atas dibuat lubang persegi untuk memasukkan biji kakao dan pada bagian bawah dibuat lubang persegi panjang untuk mengeluarkan biji kakao hasil cucian. Pada sisi kanan dan kiri tabung ditutup menggunakan plat tebal 3 mm dan pemasangan dilakukan dengan menggunakan sambungan mur dan baut. Hal ini bertujuan untuk memudahkan pemasangan pengaduk dan poros pengaduk,

serta untuk mempermudah perawatan dan perbaikan.

Gambar 9. Tabung Pencuci

4. Pengaduk dan Poros Pengaduk

Pengaduk merupakan komponen yang berfungsi mengaduk-aduk biji kakao di dalam tabung agar biji kakao tersebut bergesekan dengan biji kakao lainnya. Pengaduk dibuat dari plat baja. Sedangkan sirip pengaduknya terbuat dari busa karet. Plat baja dan busa karet disatukan menggunakan sambungan mur dan baut. Pengaduk dipasang pada poros dengan sambungan las.

(24)

Gambar 10. Pengaduk

Poros terbuat dari baja pejal ST 37 dengan diameter 38,1 mm dan panjang 833 mm. Poros ini berfungsi sebagai transmisi putaran dan daya dari

motor, serta sebagai tempat dudukan batang pengaduk.

Gambar 11. Poros Pengaduk

5. Puli

Puli merupakan komponen yang berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran yang dihasilkan dari motor listrik yang selanjutnya akan diteruskan ke puli berikutnya, setelah itu memutarkan poros pengaduk.

(25)

Gambar 12. Puli 6. Sabuk

Sabuk adalah komponen mesin yang berfungsi memindahkan daya dari motor listrik ke puli. Jenis sabuk yang dipilih adalah sabuk – V tipe A. Dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai, sabuk – V bekerja lebih halus dan tak bersuara.

Gambar 13. Sabuk 7. Bantalan

Bantalan adalah elemen mesin yang mampu menumpu poros berbeban, sehingga putaran dapat berlangsung secara halus dan tak bersuara. Bantalan harus cukup kokoh untuk menghubungkan poros dengan elemen mesin lainnya. Jika bantalan tidak berfungsi dengan baik maka kinerja seluruh sistem akan menurun atau tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya.

(26)

8. Corong Masukan

Corong masukan adalah komponen yang berfungsi sebagai saluran masuk bagi biji kakao yang akan dicuci. Bentuk dari corong masukan dibuat berbentuk trapesium. Ukuran corong masukan disesuaikan dengan ukuran tabung pencuci tanpa ada perhitungan. Corong masukan dibuat dari baja plat tebal 2 mm dan disambung dengan sambungan las.

Gambar 15. Corong Masukan 9. Corong Keluaran

Corong keluaran berfungsi untuk menampung biji kakao yang sudah selesai dicuci, dan mengalirkan air cucian. Corong keluaran ini dibuat dari baja tebal 2 mm. Ukuran dari corong keluaran dibuat sedikit lebih panjang dari lubang keluaran yang dibuat pada tabung pencuci.

Gambar 16. Corong Keluaran 10. Tutup Keluaran Tabung

(27)

keluaran tabung dibuat dari plat baja tebal 3 mm. Pada tutup keluaran tabung dibuat lubang-lubang berdiameter 4 mm dengan jumlah disesuaikan dengan luas permukaan tutup keluaran tabung. Lubang ini berfungsi sebagai saluran keluar air kotor hasil pencucian. Jadi air akan senantiasa keluar bersamaan dengan lendir kakao. Apabila air yang keluar sudah bersih (tidak berlendir) maka menunjukkan bahwasanya biji kakao sudah bersih dan proses pencucian telah selesai.

Gambar 17. Tutup Keluaran Tabung

11. Poros Transmisi

Poros transmisi adalah komponen yang berfungsi untuk menghantarkan daya dan putaran dari motor listrik. Pada mesin ini poros transmisi berfungsi sebagai penghubung antara 2 puli yang akan dijadikan sebagai pengubah kecepatan dari motor listrik ke puli dan akan mempengaruhi kecepatan putaran pada poros pengaduk. Kedua puli yang akan dihubungkan dengan poros ini

akan berfungsi sepertirecuder speed yaitu mengubah kecepatan.

(28)

12. Pasak

Pasak adalah bagian mesin yang menyambung poros dengan elemen lain seperti roda gigi dan puli. Pasak pada mesin ini berfungsi sebagai penghubung antara poros dan puli. Dengan adanya pasak maka gerakan relatif antara poros dan puli dapat dicegah. Posisi pasak dipasang pararel terhadap axis. Jenis pasak yang akan digunakan yaitu pasak benam penampang persegi.

Gambar 19. Pasak

C. Dimensi Mesin

Yang dimaksud dimensi mesin adalah ukuran utama mesin berdasarkan sumbu koordinat tiga dimensi yang meliputi :

1. Tinggi total mesin, dirancang setinggi 1200 mm, yang disesuaikan dengan tinggi rata-rata operator yaitu ± 160 cm. Diperhitungkan bahwa dengan tinggi operator tersebut akan sanggup menuangkan biji kakao ke dalam tabung pencuci.

2. Panjang mesin total dirancang 1014 mm. Total dari panjang mesin ini diharapkan tidak mengambil banyak tempat. Panjang mesin total merupakan panjang rangka dari sisi sebelah kanan rangka hingga sebelah kiri rangka. 3. Lebar mesin adalah 628 mm. Lebar dari mesin ini juga diharapkan tidak

mengambil banyak tempat.

D. Prinsip Kerja Mesin Pencuci Biji Kakao

Prinsip kerja mesin pencuci biji kakao ini adalah suatu prinsip kerja dimana daya dan putaran dari motor penggerak diubah menjadi daya dan putaran mekanis pada poros dan poros pengaduk pencuci pada tabung yang diisikan biji kakao, dan dengan gaya yang bekerja dengan poros pengaduk pencuci mengakibatkan permukaan biji kakao yang berlendir bergesekan dengan poros

(29)

lendir pada permukaan biji kakao tersebut terlepas (tercuci) dan menghasilkan biji kakao yang telah bersih dari lendir. Proses kerjanya adalah sebagai berikut:

Biji kakao serta air dimasukkan kedalam tabung melalui corong masuk dimana perbandingan biji kakao dengan air adalah 50% : 50%. Ketika poros pengaduk pencuci diputarkan oleh putaran motor listrik (penggerak) dan dengan

adanya perbandingan diameter puli maka akan mensirkulasikan biji kakao dengan air sehingga terjadi gesekan antara biji kakao, poros pengaduk pencuci, air dan antara biji kakao itu sendiri. Dalam rancangan ini terdapat pengaliran air secara berkesinambungan yang menggantikan air yang sudah kotor dan menandakan bahwa biji kakao yang dicuci sudah dalam keadaan bersih yaitu ketika air pencucianya sudah jernih dan tidak kotor lagi. Agar pensirkulasian dapat berjalan dengan merata maka pengaduk dipasang sepanjang poros dengan jarak yang sama.

Waktu yang diperkirakan untuk mencuci biji kakao hingga bersih adalah 10-15 menit dalam sekali proses pencucian. Setelah itu tutup bawah tabung dibuka untuk mengeluarkan biji kakao yang telah bersih melalui saluran pembuangan dan menampungnya di satu wadah. Kemudian dilanjutkan dengan proses pengeringan dengan bantuan sinar matahari ataupun dengan cara lainnya.

(30)

BAB IV

PERHITUNGAN KOMPONEN MESIN

A. Perhitungan Komponen Utama Mesin 1. Tabung Pencuci

Kapasitas dari mesin yang dirancang adalah [100 kg/jam]. Dimana panjang tabung yang direncanakan adalah 600 [mm].

Untuk menghitung volume biji kakao diperlukan massa jenis kakao (ρ kakao). Untuk mengetahui massa jenis biji kakao maka dilakukan percobaan dengan memasukkan biji kakao ke dalam gelas ukur yang berisi air sebanyak 1 liter, biji kakao dimasukan sampai volume air bertambah sebesar 1 liter . Setelah itu biji kakao dikeluarkan lalu ditimbang dan beratnya adalah 0,65 kg, maka diperoleh massa jenisnya sebesar 0,65 [kg

/dm

].

Pada proses pencucian biji kakao, volume yang dipakai adalah ¾ volume tabung. Dimana dalam 1 kali proses perbandingan antara volume biii kakao dan volume air adalah 1:1.

Volume biji kakao dalam 1 kali proses adalah 25 kg, maka:

n =

_{volume biji kakao dalam 1 kali proses}

kapasitas rancangan

Dimana:

n = banyaknya proses pencucian per jam

n = 100 [kg]

_{25 [kg] = 4 kali}

Jadi waktu yang dibutuhkan dalam 1 kali proses:

T = 60 [menit]

_n

T = 60 [menit]

₄

= 15 menit

(31)

= 25 [kg]

_{0,65 [kg dm³]}

_⁄

= 38,46

dm



= 38,46 [liter]

volume air [liter] = volume air dalam 1 kali proses

_{massa jenis air}

= 25 [kg]

_1[kg/dm³]

= 25

dm



= 25 [liter]

Volume total 1 kali proses = Volume kakao + Volume air

= 38,46 liter + 25 liter = 63,46 [liter]

Volume yang akan dimasukkan kedalam tabung adalah 63,46 liter yang merupakan

¾

bagian dari volume tabung.

Volume total 1 kali proses =

¾

(Volume tabung) Volume total 1 kali proses =

¾

(

π



×

d



× t)

Volume total 1 kali proses =

¾

(

,



×

d



× 600 mm) d2₌

. 



.,. 

d = 423,85 [mm] d = 424 mm

Maka ukuran tabung yang dipakai adalah :

ø

425 mm × 600 mm.

2. Pengaduk

Tangkai pengaduk dibuat dari pelat baja ST 37 berukuran 150 × 120 × 5 [mm] dan sudu pengaduk dari busa karet berukuran 150 × 70 × 5 [mm].

(32)

Pengaduk menerima beban berubah maka faktor keamanan diambil = 4.



b =

, [/



]



= 90,74

[N/mm



]

Gaya yang membebani pengaduk akibat biji kakao dan air:

F = A × ρ × v ²

Dimana:

F = Gaya yang membebani pengaduk akibat biji kakao dan air [N] A = Luas penampang pengaduk [mm2]

ρ = Massa jenis air [kg/m3] v = Kecepatan putaran [m/s]

ρ = 1000 [kg/

m



] (diambil ρ

_

karena lebih berat dari biji kakao) Atot = A pelat + A busa karet

= (25,4 × 120) mm2 + (150 × 70) mm2 = (3048) mm2 + (10500) mm2 = 13548 mm2 = 0,013548

[m



]

v = π

×  × 



Dimana : v = Kecepatan pengaduk [m/s] n = Putaran pengaduk [rpm]

(33)

D = Diameter tabung – jarak pengaduk terhadap dinding D = 425 mm – 3,45 mm = 421,55 [mm].

v = π × D × n

₆₀

v = 3,14×0,42155 m ×120 rpm

₆₀

= 2,65 [m/

s



] F = A × ρ × v² F = 0,013548

m



× 1000 kg/

m



×

2,65 m/s



F = 95,14 kgm/

s



= 95,14 [N]

Momen akibat gaya yang bekerja pada pengaduk :

M = F × l ... (Khurmi, Machine Design, 1979: 10) Dimana :

M = momen [Nmm] F = gaya [N]

l = jarak tegak lurus [mm] M = F × l

= 95,14 N × 190 mm = 18076,79 [Nmm]



b =





... (

Niemann, Elemen Mesin, 1994: 44)

Dimana :

M b = Momen bengkok

W b = Momen tahanan bengkok W b =





× bh2

... (

Niemann, Elemen Mesin, 1994: 44)



b =

_



(34)

h



_{= 6Mb}

σb×b

h



₌

6 

18076,79 Nmm



90,74

N mm² × 150 mm

⁄

h



= 7,97 mm2 h = 2,82 [mm] ≈ 3 [mm]

Lebar busa karet yang dihasilkan dari perhitungan adalah 3 [mm], sementara lebar busa karet yang direncanakan adalah 70 [mm], maka lebar pengaduk yang direncanakan aman, karena lebih besar dari lebar yang

dibutuhkan.

3. Poros Pengaduk

Pada perancangan ini poros yang digunakan adalah ST 37 dan dirancang putaran poros 120 rpm. Diasumsikan pada putaran tersebut lendir biji kakao

akan terlepas dari biji kakao.

σ

b max = 37 [kg/

mm



] = 362,97 [N/

mm



]

Dimana faktor keamanan untuk bahan steel berbeban berubah-ubah adalah 4. Maka :



b

=



b





b =

, [/



_]



= 90,74

[N/mm



]

n = 120 rpm (putaran yang direncanakan pada poros) Maka torsi pada poros didapat :

T =

 × 

 ×

π

× 

... (Khurmi, Machine Design, 1979: 513) T =

  × 

(35)

Gaya akibat beban sudu pada poros : Gaya akibat beban sudu pada poros :

Gambar

Gambar 20. FB20. FBD D Poros PengadukPoros Pengaduk Dimana :

Dimana :

F1 = F2 = F3 = 3

F1 = F2 = F3 = 3 × F× Fmasing-masing sudumasing-masing sudu Gaya (F) dari masing-masing sudu : Gaya (F) dari masing-masing sudu :

F = A ×

F = A × ρρ × v²× v² Dimana : Dimana :

F = Gaya dari masing-masing sudu [N] F = Gaya dari masing-masing sudu [N]

A = Luas pelat dan luas poros pengaduk [mm A = Luas pelat dan luas poros pengaduk [mm22]] ρ

ρ = Massa = Massa jenis air jenis air [kg/m[kg/m33]] v

v = = kecepatan putaran kecepatan putaran pengaduk [m/s]pengaduk [m/s]

F = A × F = A × ρρ × v²× v² F F = = 0,0135480,013548

mm



× 1000 kg/ × 1000 kg/

mm



× ×

2,65 m/s



F F = = 95,14 95,14 kgm/kgm/

ss



= 95,14 [N] = 95,14 [N]

ΣΣ

MA = 0MA = 0 (-RB × 833 mm) + (F (-RB × 833 mm) + (F33 × 606 mm) + (F × 606 mm) + (F22 × 454 mm) + (F × 454 mm) + (F11 × 302 mm) = 0 × 302 mm) = 0 F F11 = F = F22 = F = F33 = 285,42 N = 285,42 N (-RB × 833 mm) + (285,42 N × 606 mm) + (285,42 N × 454 mm) + (285,42 N (-RB × 833 mm) + (285,42 N × 606 mm) + (285,42 N × 454 mm) + (285,42 N × 302 mm) = 0 × 302 mm) = 0 (-RB × 833 mm) + (172964,52 Nmm) + (129580,68 Nmm) + (86196,84 Nmm) (-RB × 833 mm) + (172964,52 Nmm) + (129580,68 Nmm) + (86196,84 Nmm) = 0 = 0

(36)

833 mm × RB = 388742,04 Nmm 833 mm × RB = 388742,04 Nmm

RB

RB == 388742,04 Nmm

388742,04 Nmm

_{833 mm}

RB RB = = 466,677 466,677 NN

ΣΣ

MB MB = = 00 RA + RB = F1+F2+F3 RA + RB = F1+F2+F3 = F1+F2+F3 = F1+F2+F3 – – RBRB = (285,42 N × 3) = (285,42 N × 3) – – 466,677 N 466,677 N RA RA = = 389,583 [N]389,583 [N]

Momen lentur di tinjau dari titik RA : Momen lentur di tinjau dari titik RA : MA = RA × 0 MA = RA × 0 = 389,583 N × 0 = 0 = 389,583 N × 0 = 0 MB = RB × 0 MB = RB × 0 = 466,677 N × 0 = 0 = 466,677 N × 0 = 0 MC = RA × 60 mm MC = RA × 60 mm = 389,583 N × 302 mm = 389,583 N × 302 mm = 117654,066 Nmm = 117654,066 Nmm MD = (RA × 454 mm) MD = (RA × 454 mm) – – (F (F11 × 192) × 192) = (389,583 N × 454 mm) = (389,583 N × 454 mm) – – (285,42 N × 192 mm) (285,42 N × 192 mm) = (176870,682 Nmm) = (176870,682 Nmm) – – (54800,64 Nmm) (54800,64 Nmm) = 122070,042 Nmm = 122070,042 Nmm ME ME = (RA × 606 mm)= (RA × 606 mm) – – (F (F11 × 304 mm) × 304 mm) – – (F (F22 × 152 mm) × 152 mm) = (389,583 N × 606 mm) = (389,583 N × 606 mm) – – (285,42 N × 304 mm) (285,42 N × 304 mm) – – (285,42 N × 152 mm) (285,42 N × 152 mm) = (236087,298 Nmm) = (236087,298 Nmm) – – (86767,68 Nmm) (86767,68 Nmm) – – (43383,84 Nmm) (43383,84 Nmm) = 105935,778 Nmm = 105935,778 Nmm

Dari analisa momen di atas, maka didapat momen terbesar terletak di Dari analisa momen di atas, maka didapat momen terbesar terletak di titik D yaitu 122070,042 [Nmm] atau 122,07 [Nm].

titik D yaitu 122070,042 [Nmm] atau 122,07 [Nm]. Mbe

Mbe = = ½ {Mb ½ {Mb ++

√ √ TT



  Mb

Mb



} } ... ... (Khurmi,(Khurmi, Machine Design, Machine Design, 1979: 517) 1979: 517) Mbe = Momen bengkok terbesar [Nmm]

(37)

T

T = = Torsi Torsi yang yang terjadi terjadi pada pada poros poros [Nmm][Nmm] Maka Mbe Maka Mbe = ½ = ½ {Mb +{Mb +

√ √ TT



  Mb

Mb

}

} = ½ {122,07 Nm + = ½ {122,07 Nm +

  296,83 Nm

296,83 Nm



 122,07 Nm

122,07 Nm

}

} = ½ {122,07 Nm + = ½ {122,07 Nm +

  88108,05 Nm

88108,05 Nm



 14901,08 Nm



}} = ½ {122,07 Nm + = ½ {122,07 Nm +

  103009,135 Nm

103009,135 Nm



}} = ½ {122,07 Nm + 320,95 Nm} = ½ {122,07 Nm + 320,95 Nm} = ½ {443,02 Nm} = ½ {443,02 Nm} = 221,51 Nm = 221510 Nmm = 221,51 Nm = 221510 Nmm Te =

Te =

√ √ TT



  Mb

Mb



... (Khurmi,... (Khurmi, Machine Design, Machine Design, 1979: 517) 1979: 517) Dimana :

Dimana : Te

Te = = Torsi Torsi ekuivalen ekuivalen [Nmm][Nmm] T

T = = Torsi Torsi yang yang terjadi terjadi pada pada poros poros [Nmm][Nmm] Mb

Mb = = Momen Momen bengkok bengkok [Nmm][Nmm]

Te = Te =

√ √ TT



  Mb

Mb



= =

  296,83 Nm

296,83 Nm



 122,07 Nm

122,07 Nm



}} = =

  88108,05 Nm

88108,05 Nm



 14901,08 Nm

}

} = =

  103009,135 Nm

103009,135 Nm

}

} = 320,95 Nm = 320,95 Nm = 320950 Nmm = 320950 Nmm

Maka untuk mencari diameter poros : Maka untuk mencari diameter poros :



b b = =





Dimana : Dimana :



b b = Tegangan bengkok [= Tegangan bengkok [N/mmN/mm22]] Mbe

Mbe = = Momen bengkok Momen bengkok terbesar [Nmm]terbesar [Nmm] Wb

(38)



b =





90,74 N/

mm



=

 

π







90,74 N/

mm



=

221510



,



d



=

221510



, /



_{× ,}

d



= 24888,76

mm



d = 24,88 mm≈ 25 mm

Maka, diameter poros yang dipilih 25 mm.



p =





... (Khurmi, Machine Design, 1979: 10) Dimana :



p = tegangan puntir Te = torsi equivalent

Wp = momen tahanan puntir



p = 0,5 ×



b



p = 0,5 × 90,74 N/

mm



= 45,37 N/

mm





p =





45,37 N/

mm



=

 

π



×



45,37 N/

mm



=

 

_,



× ³

45,37

N mm ²

⁄

× d³

=

1634584,928 mm



d³ = 36027,88 mm³ d = 33,03 mm

(39)

Diameter dari hasil perhitungan beban puntir lebih besar daripada diameter hasil perhitungan beban bengkok, maka diameter yang dipilih adalah diameter dari hasil perhitungan beban puntir yaitu 33,03 [mm] tetapi diameter yang kami rencanakan adalah 1,5” = 38,1 [mm]. Dengan demikian, diameter

poros pengaduk yang direncanakan aman.

4. Puli dan Sabuk

Pada rancangan ini puli dan sabuk digunakan untuk mentransmisikan daya dari motor penggerak ke puli berikutnya. Dalam hal ini rangkaian sabuk diperlukan untuk mereduser/mengurangi putaran yang sampai ke puli berikutnya menjadi sebesar 360 rpm karena perbandingan pada puli D1 dengan

D2 adalah 1:4, dan perbandingan antara puli D3 dengan D4 adalah 1:3 maka

akan menghasilkan putaran 120 rpm pada poros pencuci.

Dengan mengabaikan terjadinya selip maka putaran motor diketahui 1440 rpm dan putaran yang harus masuk ke rangkaian puli D1 dengan D2

adalah 360 rpm. Puli pada motor ditentukan sebesar 3’’ atau sama dengan 76,2 mm.

Gambar 21. Rangkaian Puli

(40)

D2 > d1

v



=

v

_

π.n



.d



=π.n



.d



n



.d



= n



.d



d₂= n₁ × d₁

_n₂

d₂ = 1440 rpm× 76,2 mm

_{360 rpm}

d2

= 304,8 mm

d



_{= 12 inchi}

Pada puli D3 dan D4 rangkaian kedua :

Putaran

n

_

=

n

_

(360 rpm), Sehingga dapat dicari diameter puli D3 :

n



.d



=

n

_

.d

_

d



=





.







d



=

  . , 

 

d



= 101,6 mm

d



= 4 inchi

Jarak sumbu (C) antara diameter puli motor dengan puli yaitu 325 mm. Untuk sementara harga ini dapat dipergunakan untuk memperhitungkan panjang sabuk yang diperlukan.

Panjang sabuk antara puli D1 dan puli D2 :

L=2C 

π



d



 d₂ 

₂−₁

²



..._(Sularso,_{Elemen Mesin,}_{1997: 170)}

L=2 325  3,14

_{2 76,2304,8 }

304,876,2²

_4325

L = 650  1,57 381 52257,96

₁₃₀₀

(41)

L = 50,72 inchi L = 51 inchi

Panjang sabuk antara puli D3 dan puli D4 :

L=2C 

π



d



 d



 

−



²



..._(Sularso,_{Elemen Mesin,}_{1997: 170)}

L=2 400  3,14

_{2 101,6304,8 }

304,8101,6²

_4400

L = 800  1,57 406.4 41290

₁₆₀₀

L = 1463,85 mm

L = 57,6 inchi L = 58 inchi

Gambar 23. Rangkaian Sabuk Terbuka

Sabuk yang direncanakan pada mesin ini adalah jenis sabuk-V dengan tipe A.

(42)

Perhitungan untuk sabuk pada rangkaian puli 1 dan 2:

 =

x

_

Tan 20o =

x

 

x = tan 20o × 9 mm = 3,276 [mm] y = b – (2x) dimana : x = 3,276 [mm] t = Tebal sabuk ; 9 [mm] y = Lebar bagian bawah sabuk

b = Lebar bagian atas sabuk ; 12,5 [mm] y = b – (2x)

y = 12,5 mm – ( 2 × 3,276) = 12,5 mm – 6,552 mm = 5,948 [mm].

Luas sabuk = Luas trapesium =

y+



× t =

, +, 



× 9 mm =

, 



× 9 mm = 9,224 mm × 9 mm = 83,016 [mm2] sin α =





−



(43)

Dimana :

R 1 = Jari-jari puli yang digerakkan [mm]

R 2 = Jari-jari puli penggerak [mm]

C = Jarak kedua poros puli [mm]

sin α =





−





=

, −, 

 

=

, 

 

sin α = 0,352 α = 20,59o. θ2 = 180o – 2α = 180o – 2 (20,59o) = 180o – 41,18o = 138,82o = 2,423 rad

T1 = T – Tc ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)

Tc = m × v2 ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)

m = A × l × ρ ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Dimana :

m = Massa sabuk perpanjangan [m] l = Panjang [m]

ρ = Massa jenis air [kg/m3] A = Luas sabuk [m2]

m = A × l × ρ

m = 462,26 . 10-6 m2 × 1000 kg/m3. m = 0,462 kg

(44)

massa sabuk per 1 meter = 0,462 kg/m Tc = m ×

v



Dimana : Tc = Tegangan sentrifugal [N] m = Massa sabuk v = Kecepatan sabuk [m/s]

v = π×d×n

₆₀

v = 3,14×0,0762×1440 rpm

₆₀

= 5,745

m s⁄

Tc = m ×

v



= 0,462 kg/m × (5,745 m/s)2 = 0,462 kg/m × 33,01 m2/s2 = 15,248 [kg m/s2]

T =



× A ... (Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Dimana :

T = Tegangan sabuk maksimum [N]



= Tegangan tarik untuk sabuk V A = Luas sabuk [mm2]



= Tegangan tarik sabuk untuk sabuk V yang dirancang T yang dipilih = 1 N/mm2(terbuat dari bahan rubber)

T =



× A

= 1 N/mm2 × 462,26 mm2 = 462,26 [N]

(45)

T1 = T – Tc

Dimana :

T1= Tegangan pada sabuk kencang [N]

T = Tegangan sabuk maksimum [N] Tc = Tegangan sentrifugal [N]

T1 = T – Tc

= 462,26 N – 15,248 N = 447,012 [N]

2,3 log









= µ × θ × cosec β ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)

Dimana :

µ = Koefisien gesek

θ = Sudutkontak,

θ=180 2,(sin= 



 

_{ )}



T1 = Tegangan pada sabuk kencang [N]

T2 = Tegangan pada sabuk kendor [N]

2,3 log









= µ × θ × cosec β 2,3 log









= 0,3 × 2,423 × cosec 20 o 2,3 log









= 0,3 × 2,423 × 2,924 2,3 log









= 2,125 log









=

,

,

log









= 0,924









= 10 0,924

(46)









= 8,393

T2=

, []

,

T2 = 53,26 [N]

Perhitungan untuk sabuk pada rangkaian puli 3 dan 4:

 =

x

_

Tan 20o =

x

 

x = tan 20o × 9 mm = 3,276 [mm] y = b – (2x) dimana : x = 3,276 [mm] t = Tebal sabuk ; 9 [mm] y = Lebar bagian bawah sabuk

b = Lebar bagian atas sabuk ; 12,5 [mm] y = b – (2x)

y = 12,5 mm – ( 2 × 3,276) = 12,5 mm – 6,552 mm = 5,948 [mm].

Luas sabuk = Luas trapesium =

y+



× t

=

, +, 



× 9 mm

(47)

= 9,224 mm × 9 mm = 83,016 [mm2]

sin α =





−



×



... (Khurmi, Machine Design, 1979: 734)

Dimana :

R 3 = Jari-jari puli yang digerakkan [mm]

R 4 = Jari-jari puli penggerak [mm]

C = Jarak kedua poros puli [mm]

sin α =





−





=

, −, 

 

=

, 

 

sin α = 0,254 α = 14,71o. θ2 = 180o – 2α = 180o – 2 (14,71o) = 180o – 29,42o = 150,58o = 2,628 rad

T1 = T – Tc ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)

Tc = m × v2 ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732) m = A × l × ρ ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Dimana :

m = Massa sabuk perpanjangan [m] l = Panjang [m]

ρ = Massa jenis air [kg/m3] A = Luas sabuk [m2]

(48)

m = A × l × ρ

m = 462,26 . 10-6 m2 × 1000 kg/m3. m = 0,462 kg

massa sabuk per 1 meter = 0,462 kg/m

Tc = m ×

v



Dimana : Tc = Tegangan sentrifugal [N] m = Massa sabuk v = Kecepatan sabuk [m/s]

v = π×d×n

₆₀

v = 3,14× 0,1016× 360 rpm

₆₀

= 1,914

m s⁄

Tc = m ×

v



= 0,462 kg/m × (1,914 m/s)2 = 0,462 kg/m × 3,66 m2/s2 = 1,691 [kg m/s2]

T =



× A ... (Khurmi, Machine Design, 1979: 732) Dimana :

T = Tegangan sabuk maksimum [N]



= Tegangan tarik untuk sabuk V A = Luas sabuk [mm2]



= Tegangan tarik sabuk untuk sabuk V yang dirancang T yang dipilih = 1 N/mm2(terbuat dari bahan rubber)

(49)

T =



× A

= 1 N/mm2 × 462,26 mm2 = 462,26 [N]

T1 = T – Tc

Dimana :

T1= Tegangan pada sabuk kencang [N]

T = Tegangan sabuk maksimum [N] Tc = Tegangan sentrifugal [N]

T1 = T – Tc

= 462,26 N – 1,691 N = 460,57 [N]

2,3 log









= µ × θ × cosec β ... ( Khurmi, Machine Design, 1979: 732)

Dimana :

µ = Koefisien gesek

θ = Sudutkontak,

θ=180 2,(sin= 



 

_{ )}



T1 = Tegangan pada sabuk kencang [N]

T2 = Tegangan pada sabuk kendor [N]

2,3 log









= µ × θ × cosec β 2,3 log









= 0,3 × 2,628 × cosec 20 o 2,3 log









= 0,3 × 2,628 × 2,924 2,3 log









= 2,305

(50)

log









=

,

,

log









= 1,002









= 10 1,002









= 10,05 T2=

, []

,

T2 = 45,83 [N]

5. Penentuan Daya Motor

Ptot = Pcuci + P poros + P puli Dimana :

P poros

=

Daya akibat berat pengaduk tanpa beban biji kakao dan air [W] Pcuci

=

Daya untuk mencuci biji kakao [W]

P puli

=

Daya untuk memutar puli [W]

a. Daya tanpa beban biji kakao dan air (

P

_

)



(51)

Dimana :

f = Gaya Gesek [N]

RN = Gaya Reaksi Normal [N]



= Koefisien Gesek volume poros = A x L

A = Luas penampang poros [mm2] L = Panjang poros [mm] Dimana :

A =

π

_{4 × d}

² L = panjang poros = 833 [mm] Maka : Vporos =





× d



× 

=





×38,1



×833

=





×

1451,61×833 = 949696,49 [mm3]

Vporos = 0,00094969649 [m



_{] = 0,94969649 [dm}

³

]

besi = 7850 [kg m

⁄

³

]

besi = 7,85 [kg dm

⁄

³

]

Wp =Vp×

besi Dimana : Wp = Beban poros [kg] Vp = Volume poros [mm3]

(52)

Wp =Vp×besi

=0,94969649 dm

³

× 7,85kg dm

⁄

³

=7,455 [kg]

Volume pengaduk Plat berukuran 120 × 25,4 × 5 [mm] dan busa karet berukuran 150 x 70 x 5 mm

V pengaduk

= Vplat Vporos

= p × l × t  p × l × t

= 120 × 25,4 × 5  150 × 70 × 5

=15240 mm



_{ 52500 mm}



= 67740 [mm



_]

Vpengaduk

= 0,06774 [dm



]

Wpengaduk = 0,06774 dm

³

× 7,85 [kg dm

⁄

³

]

= 0,53 [kg]

Jumlah pengaduk ada 9 buah, maka :

Wpengaduk total = 0,53 kg× 9 = 4,79 kg

Wtotal = Wporos + Wpengaduk

= 7,455 kg + 4,79 kg = 12,245 kg Ubah ke Newton Wtotal = 12,245 kg × 9,81 m/s2 = 120,123 [N]

 porosbearing =0,25





=

µ

Dimana : f = Gaya gesek [N] RN = Gaya normal [N]

(53)

f=.RN

= 0,25 × Wtotal = 0,25 × 120,123 [N] = 30,03 [N]

T =f×Rpengaduk

= 30,03 N× 190 mm

=5705,84 [Nmm

] P1

=

T

× ω

Dimana :

P1 = Daya akibat poros dan pengaduk tanpa beban air dan biji kakao [W]

T = Torsi pengaduk [Nmm] ɷ = Kecepatan sudut [rpm]

P



= T × 2

π

× n

60 s

= 5705,84 Nmm × 2 3,14 × 120

_{60 s}

= 71665,38 [Nmm s]

⁄

= 71,6654 [Nm s]

⁄

= 71,6654 [Watt]

b. Daya Dengan Beban Untuk Mencuci Biji Kakao dan Air (P

₂

) P

₂

untuk beban (air + biji kakao)

P2

=

T

× ω

Dimana :

P2 = Daya akibat poros dan pengaduk dengan beban air dan biji kakao [W]

T = Torsi pengaduk [Nmm]

ɷ = Kecepatan sudut [rpm]

T =F×R

Dimana :

(54)

R = Panjang pengaduk

F = Gaya yang terjadi pada pengaduk

= 95,14 N × 9 jumlah pengaduk

= 856,26 [N]

Maka :

T = F × R

T = 856,26 N× 190 mm

T=162689,4 Nmm

n = putaran pengaduk = 120 rpm

P₂=T×2

π

× n

P



=162689,4 Nmm×2 3,14× 120

_{60 s}

P₂ = 2043378,864 [Nmm s]

⁄

P₂ = 2043,379 [Nm s]

⁄

P₂=2043,379 [Watt]

c. Perhitungan Daya ke-3

Daya 3 (P3) = (T1 – T2) V ... (Khurmi, Machine Design, 1979:732)

Daya yang dibutuhkan untuk memutar rangkaian puli I: T1 = 447,012 N

T2= 53,26 N

v =

 ×  × 



...

(Khurmi, Machine Design, 1979:733) Dimana : v = Kecepatan putaran [m/s] D = Diameter puli-1 [m] N = Putaran motor [rpm]

v

= 3,14 × 0,0762 m ×

 

 

(55)

P3 = (T1- T2) V

P3 = (447,012 N – 53,26 N) × 5,745 m/s P3 = 393,752 N × 5,745 m/s

P3 = 2262,11 N m/s P3 = 2262,11 [Watt]

Daya yang dibutuhkan untuk memutar rangkaian puli II: T1 = 460,57 N

T2= 45,83 N

v =

 ×  × 



...

(Khurmi, Machine Design, 1979:733)

Dimana : v = Kecepatan putaran [m/s] D = Diameter puli-1 [m] N = Putaran motor [rpm]

v

= 3,14 × 0,1016 m ×

 

 

= 1,914 [m/s]. P3 = (T1- T2) V P3 = (460,57 N – 45,83 N) × 1,914 m/s P3 = 414,74 N × 1,914 m/s P3 = 793,812 N m/s P3 = 793,812 [Watt]

Daya yang dibutuhkan kedua rangkaian puli: P3 rata-rata =

,+,



= 1527,961 [Watt]

Jadi total daya yang dibutuhkan adalah :

P1 + P2 + P3 =

71,6654

[W]+

2043,379 [W]

+ 1527,961 [W] = 3643,0054 [W]

(56)

Daya motor yang direncanakan yaitu :

P



=



_

× P ... (Sularso, Elemen Mesin, 1978:7) Dimana : Pd = daya rencana (KW)

f c = faktor koreksi = 1 (lihat Lampiran 1)

P = daya hasil perhitungan

Pd = 1 × 3643,0054 Watt = 3643,0054 Watt

Hasil dari perhitungan untuk daya motor sebesar 3643,0054 Watt, maka daya motor yang digunakan sebesar 3730 Watt = 5 Hp.