TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALAT PEMBUAT SARI KEDELAI KAPASITAS PRODUKSI 25 KG/JAM
oleh: NOOR WAHYUDI NPM : 12321043 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2016
TUGAS AKHIR PERANCANGAN ALAT PEMBUAT SARI KEDELAI KAPASITAS PRODUKSI 25 KG/JAM DESIGN TOOL MAKER SOYMILK PRODUCTION CAPACITY of 25 KG/HOUR Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik Universitas Wijaya Putra Surabaya
oleh: NOOR WAHYUDI NPM : 12321043 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WIJAYA PUTRA SURABAYA 2016 i
HALAMAN PERSETUJUAN
NAMA
: Noor Wahyudi
NPM
: 12321043
FAKULTAS
: Teknik
PROGRAM STUDI
: Teknik Mesin
JUDUL
: PERANCANGAN ALAT PEMBUAT SARI KEDELAI DAN TEMPE GEMBOS KAPASITAS PRODUKSI 25 KG/JAM
Surabaya, 21 Mei 2016 Mengetahui,
Disetujui oleh :
Dekan Fakultas Teknik
Dosen Pembimbing
Slamet Riyadi ST, MT. NIDN: 07119117101
Slamet Riyadi ST, MT. NIDN: 07119117101
ii
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 : Noor Wahyudi NPM : 12321043 JUDUL : PERANCANGAN ALAT PEMBUAT SARI KEDELAI DAN TEMPE GEMBOS KAPASITAS PRODUKSI 25 KG/JAM DEWAN PENGUJI TUGAS AKHIR : Ketua:
Slamet Riyadi, ST, MT. NIDN: 07119117101
(
)
Anggota 1:
Siswadi, ST, M.Si NIDN: 0711125501
(
)
Anggota2:
Siswadi, ST, M.Si NIDN: 0711125501
(
)
Surabaya, 21 Mei 2015 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik
Ketua Program Studi Teknik Mesin
SlametRiyadi ST, MT. NIDN: 07119117101
Siswadi, ST, MSi NIDN: 0711125501 iii
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana 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 di sebutkan dalam daftar pustaka.
Surabaya, 10 Mei 2016
Noor Wahyudi Npm : 12321043
iv
KATA PENGANTAR Puji syukur kami ucapkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan Rahmat dan InayahNya 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 Muharram, ST,MT. selaku dosenpenguji 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. Orang tua yang banyak memberikan suatu semangat dan doa-doa.Komentar dan saran bagi perbaikan untuk penulisan yang akan datang sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang berkepentingan. Surabaya, 21 Mei 2016
Noor Wahyudi NPM: 12321043
v
LEMBAR KONSULTASI TUGAS AKHIR Nama Program Studi NPM Alamat Telp JudulTugasAkhir
Konsultasi Ke
: Noor wahyudi : Teknik Mesin : 12321043 : jl.sememi jaya gang 5 utara blok 3 Surabaya : 089607891580 : Perancangan Alat Pembuat Sari Kedelai dan Tempe Gembos kapasitas 25 kg/jam
URAIAN / MATERI BIMBINGAN
Bab
Hari Tanggal
1
Pembahasan Judul
-
24-03-2016
2 3 4 5
Revisi Bab I Revisi Sistematika Penulisan Revisi Bab II Revisi Landasan Teori Revisi Latar belakang, Tata letak gambar Revisi Diagram Alir Revisi Analisa dan Pembahasan Revisi Bab II dan IV Pembahasan Rumus Revisi Bab V Revisi Bab V Penutup dan Daftar Pusaka
I I II II
05-04-2016 14-04-2016 20-04-2016 26-04-2016
I,II
02-05-2016
III IV
18-05-2016 08-06-2016
II,IV
20-06-2016
V
10-07-2016
V
26-07-2016
6 7 8 9 10 11 Mengetahui
Tanda Tangan Dosen Pembimbing
Surabaya, 21 juli 2016 DosenPembimbing
Ketua Program Studi Siswadi, ST. M. Si NIDN : 0711125501
Slamet Riyadi, ST, MT. NIDN: 07119117101 vi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ..................................................................................................i HALAMAN PERSETUJUAN .....................................................................................ii HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................................iii PERNYATAAN.........................................................................................................iv KATA PENGANTAR ................................................................................................v LEMBAR KONSULTASI ...........................................................................................vi DAFTAR ISI ............................................................................................................vii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................x DAFTAR TABEL.......................................................................................................xi ABSTRAK ...............................................................................................................xii
BAB I :PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang......................................................................
1
1.2 Perumusan Masalah ............................................................
4
1.3 Batasan Masalah..................................................................
4
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................
4
1.5 Kegunaan .............................................................................
5
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Elemen Mesin ............................................................
6
2.2 Konsep Dasar .......................................................................
7
2.2.1 Poros dan Axle ...........................................................
8
vii
2.2.2 Bantalan ......................................................................
9
2.2.3 Pully ..........................................................................
12
2.2.4 Mur – Baut .................................................................
14
2.3 Fokus Penelitian...................................................................
15
2.3.1
Penelitian dan Pengembangan ..............................
16
2.3.2
Desain produk dan Proses Manufakturing.............
19
2.3.3
Kualitas Alat............................................................
19
2.3.4
Kepraktisan dan Keamanan....................................
21
BAB III : METODE PENELITIAN 3.1 Tahapan Penelitian ..............................................................
22
3.1.1 Parameter yang Diamati Kapasitas efektif alat............
23
3.1.2 Uji Organoleptik............................................................
24
3.1.3 Analisis ekonomiBiaya pelumatan biji kedelai..........
24
3.1.4 Break Even Point (Perhitungan Titik Impas).................
25
3.1.5 Net Present Value (NPV)..............................................
28
3.1.6 Internal Rate of Return(IRR)........................................
29
3.1.7 HASIL DAN PEMBAHASAN............................................
29
3.1.8 Proses Pembuatan Sari................................................
31
3.1.9 Kapasitas Alat................................................................
32
3.1.10 Analisis Ekonomi..........................................................
33
3.1.11 Biaya pokok alat........................................................... 33 viii
3.1.12 Break even point.......................................................
34
3.1.13 Net present value.....................................................
34
3.1.14 Internal rate of return...............................................
35
3.2 Waktu Penelitian .................................................................
35
3.3 Diagram Alur Perancangan .................................................
36
3.4 Tempat Penelitian................................................................
38
3.5 Jadwal Penelitian ................................................................
39
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengumpulan data..................................................................
41
4.1.1 pengujian poros ..........................................................
41
4.1.2 Pengujian Bantalan .....................................................
42
4.1.3 Pengujian Pully.............................................................
44
4.1.4 Pengujian Mur – Baut..................................................
46
BAB V : KESIMPULAN 5.1 saran.....................................................................................
47
5.2 kesimpulan...........................................................................
47
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1 Detail mesin penghancur Sari Kedelai...................................
50
Gambar 2 Detail bantalan.......................................................................
9
Gambar 3 Detail Pully.............................................................................
12
Gambar 4 Detail assembly mesin penghancur Sari Kedelai...................
50
Gambar 5 Skema system penghancur Sari Kedelai................................
50
Gambar 6 Skema pengolahan kedelai menjadi sari kedelai...................
51
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Material yang digunakan .........................................................
52
Tabel 2 Bahan baku yang dipakai ..........................................................
53
Tabel 3 Jadwal penelitian......................................................................
22
Tabel 4 Identitas umum........................................................................
50
Tabel 5 Spesifikasi mesin pengolah kedelai …….....................................
50
Tabel 6 Data percobaan tahap 1 …………………………………......................
54
Tabel 7 Data percobaan tahap 2 ………………………………........................
55
xi
ABSTRAK Kedelai merupakan salah satu komoditas pertanian sangat diperlukan sebagai bahan makanan seperti industri tahu, tempe ,dll. Itulah sebabnya benih kedelai harus melalui proses penggilingan. Berdasarkan survei di home industri yang memproduksi susu kedelai, itu diselesaikan bahwa menghasilkan lakukan di 2 proses, termasuk biji kedelai menjadi soymush dan dari meremas ke dalam susu, ini tidak efisien selama metode soymaker. Dalam tugas akhir ini, mesin memiliki fungsi ganda yaitu untuk penggilingan biji kedelai dan yang dilengkapi dengan mekanisme penyaringan. Media filter adalah terdiri dari almunium blanked dengan streemin lembut yang ditempatkan di bawah digulung penggilingan batu yang selama proses penggilingan membuat penggilingan output dari mesin yang mudah beres antara ampas kedelai dan ekstrak kedelai. mesin penggilingan biji kedelai dirancang oleh dua potongan batu penggilingan yang sedang diputar pada motor listrik. Dari dicapai perhitungan dan eksperimen, mekanisme perangkat penggilingan dapat dipersingkat dari penggilingan waktu dan hasil kualitas viskositas ekstrak kedelai yang sama dengan perangkat sebelumnya, sehingga tingkat produksi dapat ditingkatkan. Untuk spesifikasi dari dimensi ini mesin yang panjang = 570 [mm], width = 245 [mm], tinggi = 850 [mm] dan berat = 27,5 [kg]. Untuk membunuh sumbu batu gerinda penggunaan motor listrik 1 [HP]. Biaya pembuat mesin ini adalah Rp 4.000.000,00. Kata kunci: motor listrik, batu menggiling, dan kedelai-kacang
xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Seiring dengan perkembangan teknologi sekarang ini, setiap orang dituntut untuk lebih kreatif dan inovatif dalam menghadapi persaingan pasar terhadap hasil produksi yang mereka kelola.Kemampuan untuk menghasilkan suatu produk yang mampu bersaing di dunia industri seperti sekarang ini dibutuhkan suatu keahlian, kecerdasan dan ketepatan sehingga dapat menekan biaya produksi baik dari segi pemakaian maupun perawatan terhadap suatu mesin produksi. Berdasarkan hasil pengamatan yang telah kami lakukan di suatu industri rumah tangga yang memproduksi susu kedelai di daerah Ungaran, tepatnya di kecamatan Bandungan, dapat diketahui bahwa dalam proses produksinya kurang efektif dan efisien sehingga membutuhkan 2 kali kerja, diataranya yaitu : a. Proses produksinya dilakukan dengan 2 kali proses kerja, yaitu proses menggiling biji kedelai sampai menjadi bubur kedelai dan setelah itu memeras bubur kedelai tersebut sehingga didapat sari-sari keledai yang biasa disebut susu kedelai. b. Selain itu, motor diesel yang digunakan untuk proses penggilingan biji kedelai menggunakan bahan bakar solar, sehingga menimbulkan polusi udara. c. Suara keras yang ditimbulkan oleh mesin diesel tersebut mengakibatkan kebisingan lingkungan di sekitar pabrik tersebut. d. Pengoperasian dari mesin ini masih konvensional dengan menggunakan tenaga yang cukup besar ketika menghidupkan mesin penggeraknya sehingga tidak semua orang dapat mengoperasikan mesin ini. Melihat permasalahan tersebut di atas, maka dapat diketahui bahwa hal-hal tersebut di atas dapat menghambat jalannya proses penghasil susu kedelai khususnya bagi industri rumah tangga. Maka diperlukan suatu inovasi terhadap mesin tersebut yang diharapkan dapat mengatasi 1
masalah yang telah diuraikan di atas. Hal ini menjadi tolok ukur kami untuk merancang dan merealisasikan sebuah mesin penghasil susu kedelai yang lebih efektif, efisien dan tepat guna yang diharapkan mampu mendukung perekonomian masyarakat menengah untuk menciptakan industri rumah tangga dan mengurangi polusi baik udara maupun suara khususnya bagi industri penghasil susu kedelai. Pengujian Rancang Bangun Mesin Pengolah Kedelai Menjadi Susu Kedelai dengan Kapasitas 30 kg/jam ini bertujuan sebagai berikut : a. Mengetahui secara langsung apakah mesin pengolah kedelai ini dapat berfungsi dengan baik dan sesuai dengan yang perencanaan yaitu mampu menggiling sekaligus memeras sesuai dengan hasil yang di harapkan. b. Melakukan perbaikan dan penyempurnaan mesin jika terjadi kegagalan atau kekurangan dalam pengujian. c. Mendapatkan data – data yang diperlukan guna mengetahui karakteristik dari mesin tersebut. d. Dapat menarik suatu kesimpulan dengan cara membandingkan hasil praktek pengujian mesin dengan teori yang ada. Mesin pengolah kedelai ini dioperasikan menggunakan penggerak motor listrik. Cara mengoperasikan mesin ini adalah : - Memposisikan mesin pada tempat yang sesuai atau yang telah disediakan. - Hidupkan mesin, sebelumnya tancapkan steker pada saluran listrik rumah dan tekan tombol “on” pada saklar (panel) untuk menghidupkan mesin. - Masukan kedelai yang telah direndam dengan air secukupnya melalui corong pada bagian atas mesin. - Selanjutnya proses penggilingan dilakukan oleh batu giling di dalam mesin dan sekaligus diperas sari kedelainya. - Air dari kedelai / sari dari kedelai akan keluar melalui hopper bagian bawah yang kemudian ditampung dengan ember/ baskom. 2
- Matikan mesin dengan menekan tombol off pada saklar Sasaran pengujian mesin ini meliputi penggilingan sekaligus pemerasan kedelai, yaitu hasil gilingan sesuai dengan yang diharapkan ( berupa susu ) dan dapat memenuhi kapasitas yang telah di rencanakan. Apabila hasil dari pengolahan kedelai sesuai dengan kapasitas rencana yang telah ditentukan maka fungsi dari mesin tersebut telah tercapai. Kedelai merupakan sumber utamaprotein nabati dan minyak nabati dunia. Penghasil kedelai utama dunia adalah Amerika Serikat meskipun kedelai praktis baru dibudidayakan masyarakat di luar Asia setelah 1910. Di Indonesia, kedelai menjadi sumber gizi protein nabati utama, meskipun Indonesia harus mengimpor sebagian besar kebutuhan kedelai. Ini terjadi karena kebutuhan Indonesia yang tinggi akan kedelai putih. (Koswara, 1992). Kedelai (Glycine max (L.) Merr) menjadi komoditas pangan yang telah lama dibudidayakandi Indonesia, yang saat ini tidak hanya diposisikan sebagai bahan baku industri pangan, namun juga ditempatkan sebagai bahan baku industri nonpangan. Beberapa produk yang dihasilkan antara lain tempe, tahu, es krim, susu kedelai, tepung kedelai, minyak kedelai, pakan ternak, dan bahan baku industri. Sifat multiguna yang ada pada kedelai menyebabkan tingginya permintaan kedelai di dalam negeri. Selain itu, manfaat kedelai sebagai salah satu sumber protein murah membuat kedelai semakin diminati. Seiring dengan meningkatnya jumlah penduduk, permintaan kedelai di dalam negeri pun berpotensi untuk meningkat setiap tahunnya,(Margono, dkk., 2000). Dilihat dari segi pangan dan gizi, kedelai merupakan sumber protein yang paling murah di dunia, di samping menghasilkan minyak dengan mutu yang baik. Baik kedelai utuh, maupun protein dan minyaknya dapat diolah melalui berbagai cara menjadi bermacam produk pangan, pakan ternak dan produk untuk keperluan industri. Kedelai dapat langsung dimakan maupun dalam bentuk olahannya. Kedelai yang langsung dimakan, dipersiapkan dengan perebusan, penyangraian atau 3
penggorengan. Kedelaisehingga tidak lembek. Setelah kering pellet ini dapat digunakan untuk pakan ternak.
1.2 PERUMUSAN MASALAH Feild project ini merumuskan permasalahan sesuai dengan topik dan fokus,sebagai berikut : 1. 2.
Perhitungan gerakan mekanik penghancur kedelai pada mesin. Perhitungan daya yang di gunakan pada proses penghancur kedelai.
1.3 BATASAN MASALAH Adapun batasan masalah pada feild projectI ini adalah sebagai berikut 1. 2.
Media penilitian yang digunakan mesin penghancuran kedelai. Proses pemilihan daya motor dan gerakan mekaniknya.
1.4 TUJUAN PENELITIAN Mesin pengolah kedelai dengan hasil susu kedelai untuk kapasitas 25 kg/jam ini adalah mesin yang bertujuan untuk membantu dan mempermudah pekerjaan manusia dalam membuat susu kedelai. Dalam pembuatan susu kedelai, diperlukan proses perendaman pada kedelai agar sedikit lunak dan hasil susu kedelai yang dihasilkan sesuai yang diharapkan sehingga lebih efektif dan efisien dalam hal pengerjaannya. Adapun proses penggilingan biji kedelai menjadi susu kedelai oleh mesin ini adalah sebagai berikut: a. Periksa apakah mesin sudah siap dioperasikan. b. Biji kedelai yang telah direndam selama 1 hari dimasukkan ke dalam hopper mesin penghasil susu kedelai bersamaan dengan air.
4
c. Hidupkan motor penggeraknya dengan menghubungkan / menancapkan stop kontak pada saluran kelistrikan di rumah dan tekan tombol “on” untuk menghidupkan motor listrik. d. Motor listrik akan menggerakkan poros penghubung untuk menggerakan batu giling. e. Kemudian proses penghancuran biji kedelai pada ruang penggilingan di lakukan oleh 2 batu giling. F. Hasil gilingan berupa campuran sari kedelai dan ampasnya diperas oleh saringan yang berputar bersamaan dengan batu giling. g. Ampas kedelai yang telah diperas keluar melalui saluran pembuangan. Sari kedelai yang telah diperas akan keluar melalui saluran keluaran sari kedelai. 1.5 KEGUNAAN a. Menggiling kedelai dengan hasil berupa susu kedelai. b. Dan juga dapat membuat tempe gembos
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 TEORI ELEMEN MESIN ALTERNATIF Seiring dengan perkembangan teknologi permesinan dan rekayasa terlahirlah banyak sekali penemuan – penemuan dan mesin – mesin dengan efisiensi yang maksimal.Tidak luput dari pandangan kita sehari – hari bahwan didalam mesin banyak sekali komponen yang saling berperan dan saling melengkapi untuk menyempurnakan
kinerja
mesin
itu
sesuai fungsi komponen masing
–
masing.Komponen – komponen tersebut membentuk suatu system. Seperti halnya tubuh manusia yang disusun dari banyak organ, mesin juga demikian ( Ir.HerySonawan, MT. 2010 ) Didalam hal ini elemen mesin sangatlah berperan untuk pengoprasian mesin tersebut.Elemen mesin dapat berupa perangkat keras yang sering kita liat sehari – hari dan ada juga yang berupa perangkat lunak seperti bahasa pemrograman.Banyak sekali aplikasi yang kita temui untuk mengerjakan dan mendesign elemen mesin. Seperti salah satu perangkat lunak yang digunakan dalam merancang elemen dan mesin – mesin yaitu autodesk mechanical destop. (Ir. Sonawan,MT. 2010 ) Mesin kami ini adalah cuplikan dari beberapa jurnal yang mana akan kami sempurnakan menjadi mesin terpadu dengan efisiensi yang sangat baik. Dengan mencuplik berbagai jurnal yang di jadikan satu kami bermaksud menciptakan suatu design dari pengumpulan jurnal agar hasil mesin yang kami teliti sangat layak digunakan dalam proses industry dalam rumah tangga. Menurut Davis (Yamit, 2001) kualitas merupakan suatu kondisi dinamis yang berhubungan dengan produk, manusia, proses, dan lingkungan yang memenuhi atau melebihi harapan. Berdasarkan perspektif kualitas, Garvin (Yamit, 2001) mengembangkan kualitas ke dalam delapan dimensi yang dapat digunakan sebagai dasar perencanaan strategis 6
terutama bagi perusahaan atau manufaktur yang menghasilkan barang. Kedelapan dimensi tersebut adalah sebagai berikut: a. Performance (kinerja), yaitu karakteristik pokok dari suatu produk inti. b. Features, yaitu karakteristik pelengkap atau tambahan. c. Reliability (kehandalan), yaitu memungkinkan tingkat kegagalan pemakaian. d. Conformance (kesesuaian), yaitu sejauh mana karakteristik desain dan operasi memenuhi standar-standar yang telah ditetapkan sebelumnya. e. Durability (daya tahan), yaitu berapa lama produk dapat terus digunakan. f. Serviceability, yaitu meliputi kecepatan, kompetensi, kenyamanan, kemudahan dalam pemeliharaan dan penanganan keluhan yang memuaskan. g. Eustetica, yaitu menyangkut corak, rasa dan daya tarik produk. h. Perceived, yaitu menyangkut citra dan reputasi produk serta tanggung jawab perusahaan terhadapnya.
2.2 KONSEP DASAR Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kedelai, pelat stainless steel, pelat aluminium, baut dan mur, plat besi, baja, skrup, motor listrik, kabel, cat dan thinner. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin las, mesin bubut, mesin bor, mesin gerinda, gergaji besi, martil, kikir, obeng, meteran, stopwatch, kalkulator dan komputer. Dalam penelitian ini, metode yang digunakan adalah studi literatur (kepustakaan), melakukan eksperimen dan melakukan pengamatan tentang alat pembuat
sari
kedelai
pembuatan/perangkaian
ini.Kemudian
dilakukan
komponen-komponen
perancangan
alat
pengupas.
bentuk
dan
Setelah
itu,
dilakukan pengujian alat dan pengamatan parameter. 7
Alat pembuat sari kedelai ini mempunyai beberapa komponen penting yaitu: rangka alat, Motor listrik, Saluran masukan (hopper), Screwpress, Bantalan, Pisau, Filter, Puli, sabuk V Sebelum penelitian dilaksanakan, terlebih dahulu dilakukan persiapan untuk penelitian yaitu merancang bentuk dan ukuran alat, dan Mempersiapkan bahan-bahan dan peralatan peralatan yang akan digunakan dalam penelitian. Diagram alir disain alat pembuat susu kedelai dapat dilihat pada Gambar 1. 2.2.1 POROS Poros merupakan salah satu bagian elemen mesin yang sangat sentral, tanpa poros tenaga yang disalurkan tidak dapat beroprasi. Poros adalah elemen mesin berbentuk silinder pejal yang berfungsi sebagai temapt “dudukannya” elemen – elemen lain seperti pully, sprocket, roda gigi dan kopling dan juga berperan sebagai elemen penerus daya dan putaran dari mesin penggerak (Ir. Sonawan,MT. 2010 )
Gambar 2.1 8
Gambar 2.1 menunjukkan baggaimana bentuk poros yang digunakan dalam mesin penghancur kedelai sekaligus menjadi sari kedelai Poros tersebut merupakan elemen yang meneruskan tenaga dari motor sehingga menggerakkan mekanik untuk berputar dan menimbulkan gesekan sehingga sekam padipun dapat hancur menjadi serpihan – serpihan serbuk.
T=
T = Momen puntir P = Daya = Kecepatan poros 2.2.2 BANTALAN Disini membahas tentang bantalan yang dipakai dalam proses pengolahan sekam padi, yang mana untuk mendapatkan putaran poros yang halus diperlukan bantalan yang baik pula. Bantalan ( bearing ) adalah elemen mesin yang berfungsi untuk menahan ( mensupport ) beban pada saat dua elemen mesin saling bergerak relatif. (Ir. Sonawan,MT. 2010 )
9
Gambar 2.2 Gambar 2.2 merupakan salah satu elemen mesin yang dipakai dalam mesin pengolah sekam yang kami rancang. Untuk mendapatkan kualitas kerja yang efisien dan sempurna kami menggunakan bantalan dengan merek yang bagus dan di sempurnakan dengan proses bubut yang presisi.Adapun tipe bantalan yang lainnya, menurut fungsi bantalan sama tetapi penggunaan dan bentuknya sangat berbeda. Pada gambar 2.2 bantalan yang sering digunakan dalam kendaraan ringan seperti sepeda motor dan mobil, tetapi bantalan tersebut juga kami gunakan dalam memperhalus putaran poros yang masuk dari motor ke mekanik mesin pengolah kedelai menjadi sari kedelai.
10
Umur disain ( ) :
=
Beban pada bantalan :
C=
=
×
/
= C = Basic dynamic load rating =
= Beban disain
= Umur pada beban = umur disain K = ball bearing
Gambar 2.3 bearing unit 11
2.2.3 PULLY Pully termasuk elemen mesin yang berfungsi untuk memindahkan daya.Suatu mesin terdiri dati tiga komponen elemen mesin yang pokok, diantaranya elemen penggerak,
elemen
penerus
daya
dan
elemen
yang
digerakkan.Untuk
menghubungkan antara bagian penggerak dan bagian yang digerakkan terdapat system penerus daya atau system transmisi daya.Ada beberapa system transmisi daya yang sudah dikenal yaitu : - Transmisi pully dan sabuk - Transmisi scpocket dan rantai - Transmisi roda gigi (Ir. Hery Sonawan,MT. 2010 )
Diameter pully besar : =R× = Diameter pully besar R = Rasio kecepatan = Diameter pully kecil
12
Gambar 2.4 pully Adapun yang akan kami jelaskan sehubung dengan mesin pengolah sari kedelai yang kita rancang adalah erat kaitannya dengan pully dan sabuk. Berikut gambar pully dan sabuk yang akan kami gunakan dapam perancaan mesin pengolah sari kedelai.
Panjang keliling sabuk yang di peroleh : L = 2C + (
+
)
L = Panjang keliling sabuk C = Jarak pilly besar dan pully kecil = Diameter pully kecil = Diameter pully besar 13
=
Gambar 2.6 skema v belt
2.2.4 MUR – BAUT Sebuah system dari mesin yang mendapatkan gaya berbeda – beda untuk menguatkan rangka agar tetap kuat tanpa mengalami kerusakan maupun patah harus diaplikasikan penggunaan alat sambungan rangka dengan benar, salah satunya adalah system mur dan baut yang menyambungkan rangka satu dengan rangka lain agar saling kokoh dan mensupport adanya gaya yang menggerakkan mesin tersebut. Penyambungan dengan mur dan baut juga dikenal dengan istilah penyambungan berulir (screw connection). ( Sonawan, 2010 ). 14
= √ ( 4.F / Z . . Teg.izin ) = Ukuran baut yang di perlukan F = Beban Z = Jumlah baut Sumber : Ir. Dadang S.Permana (Elemen Mesin 1)
Gambar 2.8 mur-baut Adapun mur dan baut yang kami gunakan dalam mesin pengolah sari kedelai adalah untuk meyambung care mesin dengan rangka dan sebagai kuncian terhadap putaran yang terjadi oleh poros. 2.3 Fokus Penelitian 1. Ditimbang biji lalu dihidupkan alatnya 2. Dimasukan bahan ke dalam alat, lalu dihitung waktunya 15
3. Dimatikan alat lalu diambil hasilnya dari wadah, lalu dihitung berat sari kedelai yang tertampung, berat biji rusak, berat biji kedelai 4. Dihitung kapasitas alat dan rendemen 5. Dilakukan uji organoleptik 6. Dilakukan langkah 1-6 sebanyak 5 kali ulangan 2.3.1 Penelitian Dan Pengembangan Mesin yang kami teliti adalah pengembangan dari mesin yang dulu pernah diteliti oleh sebagian orang.Disini kami membuat suatu gagasan yaitu memadukan berbagai pendapan kedalam satu mesin agar dapat tercipta mesin yang efisien yang dapat digunakan untuk masyarakat secara luar. Perancangan produk atau dalam bahasa keilmuan disebut juga Desain Produk Industri, adalah sebuah bidang keilmuan atau profesi yang menentukan bentuk / form dari sebuah produk manufaktur, mengolah bentuk tersebut agar sesuai dengan pemakainya dan sesuai dengan kemampuan proses produksinya pada industri. Sedangkan pengembangan produk merupakan serangkaian aktifitas yang dimulai dari perencanaan kemudian diakhiri dengan tahap produksi yang mengacu pada penawaran pasar. Proses pengembangan produk secara umum terbagi menjadi beberapa fase. Proses diawali dengan suatu fase perencanaan, yang berkaitan dengan kegiatankegiatan pengembangan teknologi dan penelitian tingkat lanjut. Output fase perencanaan adalah pernyataan misi proyek, yang merupakan input yang dibutuhkan untuk memulai tahap pengembangan konsep. Kemudian masuk pada fase perancangan tingkatan sistem dan detail produk. Penyelesaian dari proses pengembangan produk adalah peluncuran produk, di mana produk sudah dilakukan pengujian dan perbaikan pada fase sebelumnya. 16
Untuk mengembangkan suatu rencana produk dan pernyataan misi proyek, Karl T. Ulrich & Steven D. Eppinger (2001) mengusulkan lima tahapan proses yaitu mengidentifikasi
peluang,
mengevaluasi
dan
memprioritaskan
proyek,
mengalokasikan sumber daya dan rencana waktu, melengkapi perencanaan pendahuluan proyek, merefleksikan kembali hasil dan proses. Pada fase pengembangan konsep, kebutuhan pasar target diidentifikasi, alternative konsep-konsep produk dibangkitkan dan dievaluasi, dan satu atau lebih konsep dipilih untuk pengembangan dan percobaan lebih jauh. Konsep adalah uraian dari bentuk, fungsi, dan tampilan suatu produk dan biasanya dibarengi dengan sekumpulan spesifikasi, analisis produk-produk pesaing serta pertimbangan ekonomis proyek. Fase perancangan tingkatan system mencakup definisi arsitektur produk dan uraian produk menjadi subsistem-subsistem serta komponen-komponen. Gambaran rakitan akhir untuk system produksi biasanya didefinisikan selama fase ini. Output pada fase ini biasanya mencakup tata letak bentuk produk, spesifikasi secara fungsional dari tiap subsistem produk, serta diagram aliran proses pendahuluan untuk proses rakitan akhir. Fase perancangan detail mencakup spesifikasi lengkap dari bentuk, material, dan toleransi-toleransi dari seluruh komponen unik pada produk dan identifikasi seluruh komponen standar yang dibeli dari pemasok. Rencana proses dinyatakan dan peralatan dirancang untuk tiap komponen yang dibuat dalam system produksi. Output dari fase ini adalah pencatatan pengendalian untuk produk: gambar pada file komputer tentang bentuk tiap komponen dan peralatan produksinya, spesifikasi komponen-komponen yang dibeli, serta rencana proses untuk pabrikasi dan perakitan produk. Fase pengujian dan perbaikan melibatkan konstruksi dan evaluasi dari bermacam-macam versi produksi awal produk. Prototipe awal (alpha) biasanya 17
dibuat dengan menggunakan komponen-komponen dengan bentuk dan jenis material pada produksi sesungguhnya, namun tidak memerlukan proses pabrikasi dengan proses yang sama dengan yang dilakukan pada produksi sesungguhnya. Prototype (alpha) diuji untuk menentukan apakah produk akan bekerja sesuai dengan yang direncanakan dan apakah produk memenuhi kebutuhan kepuasan konsumen utama. Prototype berikutnya (beta) biasanya dibuat dengan komponenkomponen yang dibutuhkan pada produksi namun tidak dirakit dengan menggunakan proses perakitan akhir seperti pada perakitan sesungguhnya. Prototipe beta dievaluasi secara internal dan juga diuji oleh konsumen dengan menggunakannya secara langsung. Sasaran dari prototipe beta biasanya adalah untuk menjawab pertanyaan mengenai kinerja dan keandalan dalam rangka mengidentifikasi kebutuhan perubahan-perubahan secara teknik untuk produk akhir. Pada fase produksi awal, produk dibuat dengan menggunakan system produksi yang sesungguhnya. Tujuan dari produksi awal ini adalah untuk melatih tenaga kerja dalammemecahkan permasalahan yang mungkin timbul pada proses produksi sesungguhnya. Produk-produk yang dihasilkan selama produksi awal kadang-kadang disesuaikan dengan keinginan pelanggan dan secara hati-hati dievaluasi untuk mengidentifikasi kekurangan-kekurangan yang muncul. Fase-fase tersebut dapat digambarkan secara umum sebagai berikut:
Gambar 1. Diagram Fase dalam pengembangan produk
18
2.3.2 Desain Produk Dan Proses Manufakturing Design mesin di rancang dan di tinjau dari banyak segi. Salah satu aplikasi yang membantu dalam perancangan mesin pengolah kedelai menjadi sari kedelai adalah Solidworks yang mana aplikasi tersebut membantu dalam bidang drawing dan animasi – animasi mesin sebagai bahan acuan dasar kami membuat alat atau elemen mesinnya. Untuk proses manufakturingnya kami mengerjakan alat kami di rumah sebagai tempatnya kami menyediakan area khusu untuk pengerjaan. Untuk alat – alat dan bahannya kami membeli dan sebagian ada yang meminjam. 2.3.3 Kualitas alat Berdasarkan
beberapa
prinsip
di
atas
maka
kami
mencoba
mengaplikasikannya dengan mengunakan bahan-bahan alat yang secara kualitas aman,karena ini bersifat eksperiment maka kami tidak berani mengunakan bahan – bahan yang secara kualitas bukan yang baik,karena bahan menentukan hasil kerja kami.Setelah bahan yang berkualitas pertama maka kami meneruskan dengan merangkai produk kami dengan dasar teori yang aman. @ Validitas Suatu alat dikatakanvalid, jika alat tersebut mampu mengevaluasi apa yang seharusnya dievaluasi. Jadi, validitas tergantung pada sejauh mana ketepatan alat evaluasi tersebut dapat melaksanakan fungsinya. Terdapat 2 jenis validitas, yaitu a.Validitas teoritik 19
Validitas teoritik adalah validitas yang ditentukan berdasarkan pertimbangan atau judgement pakar. Validitas teoritik dibedakan menjadi :
Validitas isi
Validitas isi berkenaan dengan ketepatan alat evaluasi ditinjau dari segi materi yang dievaluasi. Suatu alat evaluasi dikatakan memiliki validitas isi jika mengukur tujuan khusus yang tertentu yang sejajar dengan materi atau isi pelajaran yang dievaluasi.
Validitas konstruksi
Validitas yang berkenaan dengan kesesuaian butir-butir. Suatu alat evaluasi memiliki alat atau validitas konstruksi jika butir-butir pertanyaan pada alat evaluasi tersebut mengukur tujuan pembelajaran khusus yang telah ditetapkan. a.
Validitas empiric (yang diujicobakan ke siswa = mengukur kemampuan siswa) Validitasempirik adalah validitas yang ditentukan oleh kriteria tertentu. Validitas empirik terbagi atas
b. Validitas banding Suatu alat evaluasi dikatakan validitas banding jika hasilnya sesuai dengan pengalaman. Jika sebuah alat evaluasi memberikan hasil yang bersesuaian dengan kondisi kemampuan siswa maka alat tersebut memiliki validitas banding. c.
Validitas ramal Validitas ramal adalah validitas yang berkenaan dengan ketepatan alat evaluasi dalam memprediksi kegiatan dimasa mendatang. Untuk menentukan indeks validitas kriterium suatu alat evaluasi kita menghitung korelasi antara skor yang diperoleh melalui alat evaluasi tersebut dengan skor yang diperoleh melalui alat ukur lain yang telah dibakukan atau diasumsikan memiliki validitas tinggi. Untuk menentukan tingkat validitas hasil perhitungan korelasi, dicocokkan dengan kriteria validitas seperti tabel berikut. 20
Tabel 2 Kriteria Validitas Koefisien validitas
Penafsiran
r ≤ 0.00
Tidak valid
0.00 < r ≤ 0.20
Valid sangat rendah
0.20 < r ≤ 0.40
Valid rendah
0.40 < r ≤ 0.60
Valid sedang
0.60 < r ≤ 0.80
Valid tinggi
0.80 < r ≤ 1.00
Valid sangat tinggi
Sumber : htts//karyaguru.com/2014/01/18/tutorial-uji-validitas-butir-instrumenpenelitian. 2.3.4 Kepraktisan dan Keamanan Konsep kerja yang kami gunakan sangatlah komplek dengan didukung system yang saling memadu. Tentunya banyak sekali revisi yang telah kami lakukan demi tercapainya hasil ini.Kami yakin kalau mungkin ada pembenahan untuk mesin kami ini tidaklah sulit karena pemosisian alat sudah kami rancang agar dapat mudah untuk merepair dan memodifikasinya.
21
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tahapan Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam 6 langkah pokok sampai dengan tahap penyusunan laporan.Untuk pertanggung jawaban penelitian akan dijabarkan dalam 3 tahapan selanjutnya,adapun detailnya adalah sebagai berikut: a. Pemilihan obyek,topik dan fokus penelitian. Pada tahap ini merupakan langkah pengamatan dan observasi di masyarakat untuk menentukan tema,topik dan fokus.Kegiatan ini dilakukan dilakukan selama semester 7 dan menjelang semester 8.Dalam tahap ini menghasilkan sebuah proposal yang akan diajukan sebagai langkah awal untuk penelitian. b. Observasi dan studi literatur. Observasi dilakukan terhadap obyek yang terkait untuk mengenal dan memahami obyek,dan diikuti dengan studi literatur untuk menyiapkan teori pendukung dan rumus-rumus yang relevan yang akan dibutuhkan tahapan ini menghasilkan sebuah
proposal sketsa tema,topik dan fokus lengkap dengan
spesifikasi teknis motor bakar pada sepeda motor.
Motodologi penelitian yang
digunakan dalam pembuatan mesin pengolah sekam menjadi pellet ini adalah. a. Observasi Mengamati mesin pengolah sekam padi menjadi sekam dan menentukan penentukan perumusan masalah yang akan dicapai. b. Studi pustaka 22
Melakukan setudi berbagai hal yang berkaitan dengan mekanisme dan system dalam mesin pengolah sekam padi menjadi pellet ternak. c. Bimbingan Pada metode ini dimaksudkan dapat mendapatkan masukan dan arahan tentang kelanjutan mesin pengolah sekam yang akan dibuat agar fungsi mesin yang dibuat bisa lebih maksimal. d. Perancangan Setelah menjalani berbagai studi percobaan. Dilakukan perhitungan struktur dan desain gambar untuk proses pengerjaan mesin pengolah sekam padi. e. Pembuatan komponen Gambar desain dan perhitungan yang sudah matang dilanjutkan dengan pembuatan komponen dari mekanisme mesin pengolah sekam padi. f. Perakitan Setelah semua komponen sudah jadi dibuat komponen mesin tersebut akan dirakit sesuai dengan tempat dan fungsinya masing - masing. g. Pengujian alat Semua komponen sudah terpasang sesuai tempatnya. Mesin pengolah sekam akan diujicoba menggunakan bahan sekam padi. Adapun pengujiannya meliputi. - Proses penghancuran sekam - Proses pembentukan sekam menjadi pellet 3.1.1 Parameter yang Diamati Kapasitas efektif alat Kapasitas efektif alat dilakukan dengan menghitung banyaknya sari kedelai yang dihasilkan (kg) tiap satuan waktu yang dibutuhkan selama proses pelumatan (jam).
23
Kapasitas alat =
.....(1)
a.Rendemen Rendemen didapat dengan menghitung berat kedelai setelah pengekstrakan dengan berat kedelai sebelumnya.. Hal ini dapat dilihat dengan rumus:
Rendemen =
(
(
)
...(2)
)
3.1.2 Uji Organoleptik Uji organoleptik pada sari kedelai dilakukan dengan mengamati aroma, warna, dan rasa sari kedelai yang sudah diolah dan dimasak. Uji organoleptik dilakukan dengan mengambil beberapa sampel secara acak dan diberikan kepada 10 panelis untuk diamati dengan kode tertentu. Parameter yang diamati adalah warna, aroma, dan rasa sari kedelai yang telah dimasak. Kategori skala hedonik untuk uji organoleptik warna, aroma dan rrasa sari kedelai yang digunakan yaitu: 1 = Sangat Suka 2 = Suka 3 = Agak Suka 4 = Tidak Suka 5 = Tidak Sangat Suka (Setyaningsih, 2010). 3.1.3 Analisis ekonomiBiaya pelumatan biji kedelai (Halim, 2009)
24
Perhitungan biaya pelumatan biji kedelai dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya yang dikeluarkan, yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap, atau lebih dikenal dengan biaya pokok.
Biaya pokok = [
+
] … … … … … (3)
dimana : BT = total biaya tetap (Rp/tahun) BTT= total biaya tidak tetap ( Rp/jam) x= total jam kerja pertahun (jam/tahun) C= Kapasitas alat (jam/satuan produksi) Biaya tetap terdiri dari : 1. Biaya penyusutan (metoda sinking fund). 2. Biaya bunga modal dan asuransi. 3. Biaya pajak Diperkirakan bahwa biaya pajak adalah 1% pertahun dari nilai awalnya. Biaya tidak tetap terdiri dari: 1.Biaya listrik (Rp/Kwh) 2.Biaya perbaikan alat. 3.Biaya Operator 3.1.4 Break Even Point (Perhitungan Titik Impas) (Waldyono, 2008) Manfaat perhitungan titik impas (break even point) adalah untuk mengetahui batas produksiminimal yang harus dicapai dan dipasarkan agarusaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan.Pada kondisi ini income yang diperoleh hanyacukup untuk menutupi biaya operasional tanpa 25
adanya keuntungan. Untuk menentukan produksi titik impas (BEP).
N=(
..........................(4)
)
dimana: N = jumlah produksi minimal untuk mencapai titik impas (Kg) F = biaya tetap pertahun (rupiah) R = penerimaan dari tiap unit produksi (harga jual) (Rupiah) V = biaya tidak tetap per unit produksi
26
mulai
Pelaksanaan pengamatan dan observasi Pemilihan tema,topik dan fokus Observasi dan studi literatur Perumusan masalah Pendataan Analisa Penyusunan laporan Sidang
Lulus ?
Revisi Penyerahan laporan Selesai 27
Gambar 3.1Flow Chart Penelitian a.
Perumusan masalah Tahap ini digunakan untuk mendapatkan suatu ide/gagasan yang akan di diskusikan
d. Pendataan Pendataan digunakan untuk mendapatkan sebuah kinerja system pengolahan sari kedelai.Data yang diperoleh digunakan untuk mendapatkan pemecahan masalah. e.
Analisa Analis digunakan untuk mendiskusikan sebuah permasalahan yang akan diangkat dengan didukung konsep teori ,data operasi ,dan data kompilasi.
f.
Pelaporan Pelaporan ini menghasilkan proyek penelitian sebagai pertanggung jawaban secara tertulis tentang hasil penelitian.
g.
Sidang Sidang merupakan tahap pertanggung jawaban secara lisan mencakup pelaksanaan dan laporan.
3.1.5 Net Present Value (NPV)(Soeharno, 2007) Identifikasi masalah kelayakan financial dianalisis dengan metode analisis financial dengankriteria investasi. Net present value adalah kriteriayang digunakan untuk mengukur suatu alat layakatau tidak untuk diusahakan, dengan kriteria : - NPV > 0, berarti usaha menguntungkan, layak untuk dilaksanakan dan dikembangkan. 28
- NPV < 0, berarti sampai dengan t tahun investasi proyek tidak menguntungkan dan tidak layak untuk dilaksanakan serta dikembangkan. - NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang dikeluarkan. 3.1.6 Internal Rate of Return (IRR) (Kastaman, 2006) IRR adalah parameter untuk mengetahui kemampuan agar dapat memperoleh kembali investasi yang sudah dikeluarkan. IRR adalah suatu tingkatan discount rate, pada discount rate dimana diperolah B/C ratio = 1 atau NPV = 0. Harga IRR dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
dimana : i1 = suku bunga bank paling atraktif i2 = suku bunga coba-coba NPV1 = NPV awal pada i1 NPV2 = NPV pada i2 3.1.7 HASIL DAN PEMBAHASAN Alat Pembuat Sari Kedelai Alat pembuat sari adalah alat untuk menghasilkan sari pada tanaman kedelai. Alat pembuat sari ini menggunakan prinsip kerja penghancuran pada tahap pertama proses, yaitu dengan menghancurkan secara menyeluruh kedelai yang telah dicampurkan dengan air untuk mendapatkan sari kedelai tersebut. Tahap kedua dari 29
alat ini yaitu adalah pengepresan, yaitu kedelai yang telah hancur dipress dengan menggunakan screw press. Setelah itu kedelai yang telah dipress dengan screw press hasilnya akan disaring oleh filter. Hasil yang didapat setelah pengepresan kemudian disaring kembali dengan kain blancu untuk mendapat hasil sari kedelai sedangkan ampasnya keluar dari tabung screw press. Alat ini mempunyai dimensi panjang 60 cm, lebar 40 cm, dan tinggi 80 cm. Dapat dilihat pada (Gambar 1)
Gambar 1. Alat pembuat sari pada kacang kedelai
30
3.1.8 Proses Pembuatan Sari Proses pembuatan sari yang dilakukan dengan menggunakan alat ini adalah dengan memasukkan kedelai seberat 1 kg dan air sebanyak 1,5 L. Digunakan air sebanyak itu agar proses penghancuran lebih mudah dan tidak merusak alat. Setelah dimasukkan semua bahan, dihidupkan alat dan mata pisau mulai berputar dan menghancurkan kedelai. Proses ini dipatok selama 2 menit. Kedelai yang telah hancur, dijatuhkan ke tabung screw dengan cara kran diputar sehingga kedelai yang telah hancur masuk ke tabung screw. Screw mengepres kedelai hingga ampas terpisah dari sari. Sari kedelai yang telah dipress ditampung pada wadah penampung dan ampas keluar melalui tempat pengeluaran ampas. Sari yang ditampung masih tercampur sebagian dengan sedikit ampas. Sari ini perlu dilakukan lagi penyaringan dengan kain blancu untuk mendapatkan hasil yang lebih murni. Data kapasitas alat dapat dilihat pada Tabel 1 dan rendemen pada Tabel 2. Tabel 1. Kapasitas alat
31
3.1.9 Kapasitas Alat Tabel 1 mnunjukkan kapasitas alat rata-rata adalah 6,19 kg/jam. Perbedaan waktu pembuatan sari pada masing-masing ulangan dikarenakan sebagian hasil pada tabung screw press tidak terpress sempurna sehingga menyebabkan ulangan selanjutnya mengalami penambahan waktu pengepresan.Alat belum memenuhi syarat karena air yang digunakan hanya 1,5 liter MenurutPramono Agung (2012) dalam 1 kali proses penggilingan (1 kg kedelai), memerlukan air sebanyak 3 liter dengan kapasitas alatnya 30 kg/jam,dengan rata-rata waktu 1,72 menit setiap percobaan.
a.Rendemen Rendemen adalah perbandingan antara berat total bahan setelah diambil sarinya dengan berat total sebelum pengekstrakan. Tabel 2 menunjukan nilai rendemen rata-rata 64,4%. Hal yang mempengaruhi besarnya rendemen adalah pada proses pengepresan, ampas kedelai yang telah dipress sebagian tidak terpress sempurna dan masih mengandung air, hal ini mempengaruhi
32
kurangnya hasil sari yang didapat pada wadah penampung sari.Alat belum memenuhi syarat karena hanya memperoleh rendemen sebesar 64,4% dari penggunaan 1,5 liter air Pramono Agung (2012) mendapatkan rendemen sebesar 81 % karena menggunakan 3 liter air dari setiap percobaannya 3.1.10 Analisis Ekonomi Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus dikeluarkan saat produksi menggunakan alat ini. Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan. Umumnya setiap investasi bertujuan untuk mendapatkan keuntungan. Namun ada juga investasi yang bukan bertujuan untuk keuntungan, misalnya investasi dalam bidang sosial kemasyarakatan atau investasi untuk kebutuhan lingkungan, tetapi jumlahnya sangat sedikit Hasil analisis ekonomi alat pembuat sari kedelai dapat dilihat pada Tabel 3. 3.1.11 Biaya pokok alat Dari penelitian yang dilakukan diperoleh biaya untuk menghasilkan sari kedelai berbeda tiap tahun. Diperoleh biaya pembuatan sari kedelai sebesar Rp. 2.082/kg pada tahun pertama, Rp. 1.920,20/kg pada tahun ke-2, Rp. 1.866,21/kg pada tahun ke-3, Rp. 1.839,26/kg pada tahun ke-4, dan Rp. 1823,12/kg tahun ke-5. Hal ini disebabkan perbedaan nilai biaya penyusutan tiap tahun sehingga mengakibatkan biaya tetap alat tiap tahun berbeda juga. 33
3.1.12 Break even point Berdasarkan data yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan,. Alat ini mencapai titik impas apabila telah memproses sari kedelai sebesar 350,85 kg/tahun. Menurut Waldyono (2008), analisis titik impas umumnya berhubungan dengan proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing), danselanjutnya dapat berkembang sendiri (self growing). Dalam analisis ini keuntungan awaldianggap nol. Manfaat perhitungan titik impasadalah untuk mengetahui batas produksi minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya cukup untuk menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan. 3.1.13 Net present value Net present value (NPV) adalah kriteria yang digunakan untuk mengukur suatu alat layak atau tidak untuk diusahakan. Dalam menginvestasikan modal dalam penambahan alat pada suatu usaha maka NPV ini dapat dijadikan salah satu alternatif dalam analisis financial. pada penelitian dapat diketahui besarnya NPV dengan suku bunga 8% adalah Rp 177.554.735,4. Hal ini berarti usaha ini layak untuk dijalankan karena nilainya lebih besar ataupun sama dengan nol. Hal ini sesuai dengan pernyataan Darun (2002) yang menyatakan bahwa kriteria NPV yaitu: - NPV > 0, berarti usaha yang telah dilaksanakan menguntungkan - NPV < 0, berarti sampai dengan n tahun
34
investasi usaha tidak menguntungkan - NPV = 0, berarti tambahan manfaat sama dengan tambahan biaya yang dikeluarkan. 3.1.14 Internal rate of return Hasil yang didapat dari perhitungan IRR adalah sebesar 34,4 %. Usaha ini masih layak dijalankan apabila bunga pinjaman bank tidak melebihi 34,4 %, jika bunga pinjaman di bank melebihi angka tersebut maka usaha ini tidak layaklagi diusahakan. Semakin tinggi bunga pinjaman di bank maka keuntungan yang diperoleh dari usaha 3.2 Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada waktu
mulai semester 7 dan menjelang
semester 8 yaitu sekitar bulan Februari - awal Mei 2016. Pelaksanaan penelitian ini yang pararel secara teknis di mulai pada minggu 1 – 6 untuk pemilihan obyek ,fokus dan tema.selanjutnya kemudian pada minggu 7 untuk obsevasi dan studi literatur ;berakhir pada minggu ke 10,secara bersamaan di minggu ke 10 perumusan masalah sudah mulai dilakukan,dan berakhir diminggu 11 .di minggu ke 11 juga merupakan 35
kegiatan penelitian yang masuk ke pendataan
dan berakhir pada minggu ke
17.bersamaan dengan tahap pendataan,minggu ke 12 – 16 memasuki kegiatan analisa untuk menyimpulkan hasil penelitian dan berakhir di minggu ke 17.minggu ke 17 - 22 di gunakan untuk penyusunan laporan sebagai pertanggung jawaban secara tertulis.minggu terakhir ke 23 digunakan untuk mengikuti sidang,sedang minggu 24
- 25 digunakan untuk revisi dan terakhir di minggu ke 26 adalah
penyerahan laporan dan mendapatkan kelulusan sebagai Sarjana Teknik. 3.3 Diagram Alur Perancangan Zeid Diagram alur proses perancangan dan pembuatan produk yang dicantumkan dibawah ini dikutip dari buku karangan Ibrahim Zeid.Proses perancangan pembuatan produk sebagaimana digambarkan dalam diagram alur dibawah ini:
36
Analisa Kebutuhan Spesifikasi Perancangan Studi Kelayakan Perancangan Konsep Model Analisa
Perancangan Alat
Analisa Perancangan Optimalisasi Evaluasi
Dokumentasi Gambar 3.2 Diagram Alur Zeid
37
Fase – fase pada proses perancangan dapat dikelompokkan ke dalam satu proses yang disebut fase Sintetis,yang mana terperinci dari : a. Identifikasi kebutuhan. b. Formulasi persyaratan perancangan. c. Studi kelayakan dengan mengumpulkan informasi-informasi perancangan yang relevan. d. Perancangan konsep produk.
3.4 Tempat Penelitian Tempat penelitian adalah selama dalam perjalanan menuju dan pulang kerja dari perjalananSurabaya – Gresik ppdengan jarak tempuh +30 km.
38
3.5 Jadwal Penelitian Tabel 3 Jadwal penelitian No 1
Kegiatan
Minggu ke 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Pemilihan tema,topik dan fokus
2
Observasi dan studi literatur
3
Perumusan masalah
4
Pendataan
5
Analisa
6
Pelaporan
7
Sidang
8
Revisi
9
Penyerahan laporan
Keterangan : bulan Februari – Mei 2016
Tabel 3.1 memperlihatkan jadwal kegiatan penelitian yang di mulai dari bulan Februari sampai dengan Mei 2016. nomor 3 menjelaskan waktu dalam melakukan observasi dan studi literatur selama 6 minggu di mulai dari minggu ke 4 – minggu ke 9.jangka waktu tersebut terpaut 2 minggu dari rencana semula karena ada beberapa kendala pada saat proses berlangsung. Diantaranya adalah :
39
a.
Adanya perubahan dalam penentuan topik dan tema penelitian sehingga penulis harusmenata ulang schedule yang sudah di buat.
b. Terbatasnya waktu yang digunakan penulis karena terbentur dengan pekerjaan,sehinggamengalokasikan waktu pada hari – hari tertentu di luar jam kerja.
40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengumpulan data 4.1.1 Pengujian Poros Poros yang di inginkan merupakan jenis poros yang menerima beban kombinasi momen lentur dan momen puntir. Kedua momen itu berasal dari gayagaya yang terdapat pada pully. Beban pada pully selanjutnya akan di terusan oleh poros. Untuk memudahkan dalam analisis gaya, poros itu di perlihatkan dari pandangan atas. Dari pandangan atas, gaya pada pully terlihat bekerja menuju ke atas. Kemudian untuk lebih memudahkan dalam mengevaluasi gaya-gaya di reaksi tumpuan, dimensi poros di lengkapi dengan menentukan jarak antar masing-masing elemen yang terpasang pada poros. Jarak antar bantalan “ditentukan”sebesar 120 mm, Jarak antara bantalan ke pully ditentukan 30 mm Beban yang bekerja pada pully terdiri dari gaya tangensial dan torsi. Gaya tangensial ini juga merupakan gaya radial pada poros yang nantinya menghasilkan momen lentur. Besarnya gaya tangensial dapat di hitung. Akan tetapi sebelumnya torsi atau momen puntir harus di hitung terlebih dahulu. Besarnya torsi ini tergantung pada gaya dan putaran yang di transmisikan ke poros. Dimana : P = 750 watt n = 500 rpm Ditanya : T = Momen puntir pada poros ? Jawab : 41
T=
=
×
=
/
.
×
= 71,45 Nm
Kemudian gaya tangensial pada pully adalah: = Gaya tangensial T = momen puntir pada poros (71,45) D = Diameter pully (160 mm) Ditanya : = Gaya tangensial ? Jawab : =
=
,
/
= 893,13 N
4.1.2 Pengujian Bantalan = C = 7.050 lb =
= 3.500 lb
= 106 putaran k = 3,00 umur disain ( ) = ? =
=
=
×
= 10 ×
.
= 8,17 × 10 . putaran
.
Variabel yang di ketahui adalah : C= = 244,86 lb
=
×
/
= 1.000.000 putaran 42
= 500 rpm Untuk aplikasi otomotif umur desain yang dapat di pilih berada dalam selang 1.500 – 5000 jam. Dalam kasus ini di pilih umur tertinggi yaitu sebesar 5.000 jam. Dengan demikian jumlah putaran yang di alami oleh bantalan yang berputar 500 rpm selama 5.000 jam adalah : = 500rpm × 5.000 jam × 60 = 150.000.000. putaran
Untuk umur desain bantalan sebesar 150 juta putaran dan beban pada bantalan itu 244,86 lb maka besar basic dynamic load ranting adalah: C=
=
×
C = 244,86lb × C = 1.301. lb
/ .
/
Jadi jenis bantalan yang dapat di pilih untuk basic dynamic load rating sebesar 1.301 lb bantalan terkecil yang dapat di pilih dalam nomer 6202.
43
m
Basic Static Load Ranting
Basic Dynamic Load Ranting
m
Berat Bearing
in
Bahu
m
D
Poros
Nomer bearing
Nomer Bearing
d
In
in
in
in
lb
lb
lb
∗
B
in
m
m m
6200
10
0.3937
30
1.1811
9
0.3543
0.024
0,500
0,984
0,07
520
885
6201
12
0.4724
32
1.2598
10
0.3937
0.024
0,578
1,063
0,08
675
1.180
6202
15
o.5906
35
1.3780
11
0.4331
0.024
0,700
1,181
0,10
790
1.130
(Sumber: L. Mott, Robert, Machine Elements in Mechanical Design, Second Edition, Macmillan Publishing Co., 1992, hal. 611) 4.1.3 Pengujian pully Karena berfungsi sebagai penurun kecepatan, pully besar yang berputar lebih lambat di hubungkan dengan alat. Penggerak motor listrik berdaya 15 kW di hubungkan dengan pully kecil. Jenis sabuk yang di pilih berdasarkan daya dan putaran penggerak mula yang di gunakan dan dapat diperoleh dari diagram karpet. Untuk daya 15 kW dan putaran penggerak mula 900 rpm maka jenis sabuk terpilih adalah jenis sabuk B. Ukuran pully kecil di tentukan berdasarkan tabel di bawah ini. Untuk menentukannya maka harus di ketahui jenis sabuk terpilih. 44
Jenis Sabuk
Diameter Pully Minimum (in)*
A
3,0
B
5,4
C
9,0
D
13,0
E
21,0
dari tabel di atas untuk sabuk jenis B, diameter minimal pully adalah 5,4 inch. Untuk keperluan itu, diameter pully harus lebih besar dari 5,4 inch dan di pilih diameter pully kecil itu adalah, D1 = 6 inch. Diameter pully besar dapat di hitung dari hasil perkalian rasio kecepatan (R) dan diameter pully kecil (D1). =R× = Diameter pully besar R = Rasio kecepatan = Diameter pully kecil =R×
=
× 6 = 18
ℎ
jarak antar pusat pully terletak di antara nilai D2 dan 3(D1 + D2). Jarak antara pusat pully terpilih adalah: = 6 inch 3(
+
) = 3(24) = 72 inch
Jarak C dipilih 30 inch 45
Panjang keliling sabuk diperoleh adalah: L = 2C + (
+
)
L = Panjang keliling sabuk C = Jarak pilly besar dan pully kecil = Diameter pully kecil = Diameter pully besar L = 2C + (
+
)
L = (2×30)+ (6+18) = 97,7.inch
4.1.4 Perhitungan Mur – Baut = √ ( 4.F / Z . . Teg.izin ) = Ukuran baut yang di perlukan F = Beban Z = Jumlah baut Bahan baut Fe 490 mempunyai tegangan tarik maksimal 490 N/ mm2. maks = 490 N/ mm2. Safety factor, S.F = 7 Jadi tengan tarik yang diizinkan bahan adalah : maks / S.F = 490 / 7 = 70 N/ mm2 F = 10 000 N, Z = 4, maka : = √(4.F / Z.π.Teg.izin ) = √ (4.10 000 / 4.3,14. 70) = 6,7 mm Dari tabel untuk dk = 6,7 mm diambil ukuran baut M10
46
BAB V PENUTUP Dengan melihat berbagai factor sudut pandang penggunaan mesin pengolah kedelai menjadi sari kedelai adalah salah satu solusi untuk menciptakan industry kreatif sebagai alternatif masyarakan Indonesia untuk mengembangkan industry rumahan. Kekurangan pasti ada dalam mesin pengolah kedelai menjadi sari kedelai tetapi masih banyak kelebihan apabila kita melihat dari berbagai sudut pandang keuntungan yang dihasilkan mesin tersebut. Adapun kelebihannya antara lain : Dalam pembuatanya menggunakan modal yang tidak begitu banyak Mesin ini memanfaatkan limbah kedelai untuk diolah menjadi minuman Daya yang dibutuhkan mesin pengolah kedelai menjadi sari kedelai relative kecil dan mendapatkan hasih yang banyak Untuk memaksimalkan kinerja dari mesin tersebut pastinya perlu dilakukan pengujian – pengujian dilapangan berulangkali agar mendapatkan efisien yang maksimal.Bila ada kekurangan desain maupun hitungan kami siap mendapatkan kritik dan saran agar mesin ini dapat menjadi lebih sempurna. 5.1 Saran
Mesin tersebut masih memiliki beberapa kekurangan diantaranya suara yang berisik dan beberapa material sekam terkadang keluar dari jalur lintas
5.2 Kesimpulan Dari perancangan mesin pengolah kedelai padi menjadi sari kedelai dengan kapasitas produksi 25 kg/jam, dapat disimpulkan bahwa. Mesin pengolah kedelai menjadi sari kedelai masyarakat
adalah mesin yang portable. Mesin ini untuk membantu
menengah
kebawah
yang
banyak
sebagian
darinya
adalah
perkampungan untuk mengolah hasil limbah kedelai mereka menjadi bahan yang lebih bermanfat dan dapat digunakan sebagai minuman. 47
1. Kapasitas alat pembuat sari untuk kacang kedelai ini adalah sebesar 6,14 kg/jam. 2. Rendemen yang didapat pada alat pembuat sari untuk kacang kedelai ini adalah sebesar 64,4 %. 3. Biaya pembuatan sari kedelai didapat rata rata Rp.1906,24/kg 4. Alat ini akan mencapai nilai break even point apabila telah menghasilkan sari kedelaidengan memproses kedelai sebanyak 350,85kg/tahun. 5. Net present value alat ini dengan suku bunga 8% adalah Rp. 177.554.735,4 yang berarti usaha ini layak untuk dijalankan. 6. Internal rate of return pada alat ini adalah sebesar 34,4 %.
48
DAFTAR PUSTAKA Sonawan,MT., 2010,Perancangan Elemen Mesin , Mitra Wacana Media, Jakarta htts//karyaguru.com/2014/01/18/tutorial-uji-validitas-butir-instrumen-penelitian. L. Mott, Robert, Machine Elements in Mechanical Design, Second Edition, Macmillan Publishing Co., 1992, hal. 611) Darun, 2002. Ekonomi Teknik. Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian USU, Medan. Halim, A. 2009. Analisis Kelayakan Investasi Bisnis: Kajian dari Aspek Keuangan. Graha Ilmu, Yogyakarta. Kastaman, R., 2006. Analisis Kelayakan Ekonomi Suatu Investasi. Tasikmalaya. Koswara, S., 1992. Teknologi Pengolahan Kedelai Menjadikan Makanan Bermutu. Pustaka Sinar Harapan, Jakarta. Margono,
dkk.,
2000.Deputi
Menegristek
Bidang
Pendayagunaan
dan
Pemasyarakatan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi, Jakarta. Muchtaridi, 2008. Pembuatan Susu Kedelai. Fakultas Farmasi Universitas Padjajaran, Bandung. Rukmana, R. dan Yuniarsih, Y. 1996. Kedelai Budidaya dan Pascapanen. Penerbit Kanisius,Yogyakarta Setyaningsih, D., Apriyantono,A., dan Sari, M.P. 2010. Analisis Sensori Untuk Industri Pangan dan Agro, IPB Press, Bogor Soeharno, 2007. Teori Mikroekonomi. Andi Offset, Yogyakarta. Waldiyono.,
2008.
Ekonomi
Teknik
(Konsep,
Teori danAplikasi).
Pustaka
Pelajar,Yogyakarta. Pramono, A, 2012. Jurnal teknik mesin politeknik negeri semarang.
49
Skema system penghancur Sari Kedelai
a b c d e f g h
i
j
a. Dinamo pengaduk.
f. Stop kontak.
b. Pully.
g. Mesin penggiling kedelai.
c. Bantalan pengaduk.
h. Selang kompor.
d. V – bell.
i` Dandang.
e. Tuas pengaduk.
j. Kompor. 50
Skema pengolahan kedelai menjadi sari kedelai
51
Material yang di gunakan
52
Bahan baku yang di pakai Air
Air di tungkan bersamaan kedelai.
gula
Gula di campurkan setelah sari kedelai sudah di proses menjadi bentuk air.
kedelai
Kedelai di tuang bersamaan air.
53
Data percobaan 1 : Percobaan tahap 1 Merendam kedelai dengan air selama 24 Agar kedelai bisa lumer. jam. Setelah di rendam kedelai dan air di Agar bisa menghasilkan sari kedelai lebih masukan bersamaan.
banyak.
Setelah di masukkan kedelai terjadilah Proses pembuatan sari kedelai. proses pemisahan sari kedelai dengan ampas kedelainya. Begitu sari kedelai dengan ampasnya Agar bakteri dalam sari kedelai hilang. keluar
langsung
di
rebus
samapai
mendidih. Di rebus dengan cara mengaduk dengan Namun percobaan pengadukan gagal dinamo.
karena dinamo terlalu cepat karena perbandingan pully adalah 3:3
54
Data percobaan 2 : Percobaan tahap 2 Merendam kedelai dengan air selama 24 Agar kedelai bisa lumer. jam. Setelah di rendam kedelai dan air di Agar bisa menghasilkan sari kedelai lebih masukan bersamaan.
banyak.
Setelah di masukkan kedelai terjadilah Proses pembuatan sari kedelai. proses pemisahan sari kedelai dengan ampas kedelainya. Begitu sari kedelai dengan ampasnya Agar bakteri dalam sari kedelai hilang. keluar
langsung
di
rebus
samapai
mendidih. Di rebus dengan cara mengaduk dengan Namun percobaan pengadukan berhasil dinamo.
karena dinamo sudah di benahi dengan mengganti pully dengan perbandingan 1:3
55
Spesifikasi Mesin pengolah sari kedelai dan Identitas umum :
Tipe
SBG- 100
Kapasitas
25 Kg / jam
Listrik
750 Watt
Body
Plat
Dimensi
280x280x660 mm
56
57
