rancang bangun mesin pengaduk mentega churner) …lib.unnes.ac.id/30905/1/5201413069.pdf · metode...
Post on 09-Sep-2019
28 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ii
RANCANG BANGUN MESIN PENGADUK MENTEGA (CHURNER) DENGAN SPEED CONTROL
SKRIPSI
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syaratuntuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
olehSeptyayu Catur Pamungkas
5201413069
JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG2017
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
“Those are the ones who have bought the life of this world (in exchange) for the
hereafter, so the punishment will not be lightened for them, nor will they be
aided”
Skripsi ini saya persembahkan untuk ayah tercinta Alm. Suyatoro
vi
ABSTRAK
Pamungkas, Septyayu Catur. 2017. Rancang Bangun Mesin Pengaduk Mentega
(Churner) dengan Speed Control. Drs. Pramono, M. Pd. dan Drs. Sunyoto, M. Si.
Kata kunci: Churner, mentega, speed control
Penelitian ini dilaksanakan guna mengetahui perencanaan konstruksi dan
perhitungankomponen mesin churner, mengetahui produktivitas mesin churner,
mengetahui kualitas mentega yang dihasilkan, serta mengetahui kecepatan yang
optimal untuk membuat mentega.
Metode yang digunakan dalam perancangan ini ialah metode Pahl & Beitz
dengan tahapan penjabaran tugas atau spesifikasi, perancangan konsep,
perancangan wujud, dan perancangan secara terperinci. Perancangan konstruksi
mesin, produktivitas mesin, kualitas mentega, dan kecepatan pengadukan yang
dihasilkan merupakan objek penelitian yang hasilnya akan dideskripsikan secara
jelas.
Penelitian ini menghasilkan mesin churner horisontal berdimensi panjang
790 mm, lebar 350mm, dan tinggi 500 mm yang dibuat dengan bahan stainless steel 304 tebal 1 mm. Mesin ini berkapasitas 40 liter dan berkecepatan 50 – 175
rpm yang digerakkan oleh motor AC 0,5 HP. Pengaduk yang digunakan ialah flat blade pitch paddle berdiameter 210 mm, lebar 42 mm, dan poros 10,98 mm.
Produktivitas mesin pengaduk mentegadengan kecepatan 50 rpm ialah 4,660
kg/jam dengan kualitaas warna putih gading, rasa khas mentega, beraroma khas
mentega, tekstur lembut, dan tahan lebih dari satu bulan. Pada kecepatan 100 rpm
produktivitasnya ialah 5,035 kg/jam dengan kualitas warna putih gading, rasa
khas mentega, beraroma khas mentega, tekstur lembut, dan tahan lebih dari satu
bulan. Pada pengadukan dengan kecepatan 175 rpm memiliki produktivitas 4,050
kg/jam dengan kualitas warna putih gading, rasa khas mentega, beraroma khas
mentega, tekstur lembut lengket, dan tahan dua minggu. Dari penelitian ini
diketahui bahwa kecepatan optimal dalam mengaduk mentega ialah 100 rpm
karena produktivitas yang dicapai tertinggi yaitu 5,035 kg/jam dengan kualitas
warna putih gading, rasa khas mentega, beraroma khas mentega, tekstur lembut,
dan tahan lebih dari satu bulan.
Pengadukan dalam pembuatan mentega disarankan menggunakan
kecepatan yang optimal yaitu 100 rpm sehingga mentega yang dihasilkan
maksimal. Pengadukan dalam pembuatan mentega disarankan tidak jauh di atas
kecepatan optimal karena dapat mempengaruhi kualitas mentega.
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji hanya milik Allah Subhaanahu wata’aalaa. Kami memuji-Nya,
memohon pertolongan-Nya dan memohon ampunan kepada-Nya. Sholawat dan
salam semoga tetap dilimpahkan kepada Nabi Muhammad sholalloohi’alaihi
wasalam, beserta keluarga, para sahabat dan pengikutnya yang lurus hingga hari
kiamat. Aamiin.
Penulis sangat bersyukur karena dengan rahmat dan hidayah-Nya serta
partisipasi dari berbagai pihak yang telah banyak membantu baik moril maupun
materil sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul
“Rancang Bangun Mesin Pengaduk Mentega (Churner) dengan Speed
Control”. Oleh karena itu dengan kerendahan hati penulis sampaikan ucapan
terimakasih kepada:
1. Bapak Dr. Nur Qudus, M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Negeri Semarang yang telah memberikan ijin penelitian dalam
memperlancar penyelesaian skripsi ini.
2. Bapak Rusiyanto, S.Pd., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin dan
Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Negeri Semarang yang telah memberikan kemudahan administrasi kepada
penulis dalam penyusunan skripsi ini.
3. Drs. Masugino, M.Pd. selaku penguji skripsi yang telah memberikan
masukan sebagai penyempurnaan skripsi ini
4. Drs. Pramono, M.Pd. selaku dosen pembimbing I telah memberikan waktu,
bimbingan, motivasi dan petunjuk dalam menyelesaikan skripsi ini.
viii
5. Drs. Sunyoto, M.Si., selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan
waktu, bimbingan, motivasi dan petunjuk dalam menyelesaikan skripsi ini.
6. Rifai, Chitra, Ocha, dan cimit-cimit lainnya yang telah memberikan
dukungan dan bantuan dalam segala bentuk
7. Keluarga besar mahasiswa Pendidikan Teknik Mesin angkatan 2013 yang
selalu memberikan dukungan.
8. Ibu, kakak, ponakan dan keluarga yang senantiasa memberikan dukungan
dan doa.
9. Semua pihak yang telah membantu hingga terselesaikannya skripsi ini.
Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk memperbaiki dan
melengkapi skripsi ini.
Semarang, Juni 2017
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN PENGESAHAN ..............................Error! Bookmark not defined.PERNYATAAN KEASLIAN ..............................Error! Bookmark not defined.MOTTO DAN PERSEMBAHAN........................................................................ v
ABSTRAK ............................................................................................................ vi
KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii
DAFTAR ISI......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ......................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
A. Latar Belakang Masalah....................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah ............................................................................. 3
C. Pembataasan Masalah .......................................................................... 4
D. Rumusan Masalah ................................................................................ 4
E. Tujuan Penelitian.................................................................................. 4
F. Manfaat Penelitian................................................................................ 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA ................................................................................ 6
A. Kajian Teori.......................................................................................... 6
1. Teknologi Tepat Guna................................................................... 6
2. Churner ......................................................................................... 8
3. Jenis-Jenis Alat Pencampur Berdasarkan Impeller ....................... 8
4. Jenis-Jenis Pengaduk................................................................... 11
5. Mentega....................................................................................... 13
6. Baja Tahan Karat......................................................................... 17
7. Motor Listrik ............................................................................... 18
8. Sistem Transmisi......................................................................... 24
9. Speed control............................................................................... 26
10. Dasar Perencanaan ...................................................................... 28
B. Kajian Penelitian yang Relevan ......................................................... 35
C. Kerangka Pikir Penelitian................................................................... 37
x
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 39
A. Desain dan Objek Penelitian............................................................ 39
B. Waktu dan Tempat Penelitian.......................................................... 39
C. Mesin, Alat dan Bahan..................................................................... 39
D. Metode Perancangan........................................................................ 40
1. Spesifikasi Mesin...................................................................... 41
2. Konsep ...................................................................................... 42
3. Desain Mesin ............................................................................ 43
4. Perhitungan ............................................................................... 44
a. Pengaduk............................................................................ 45
b. Volume Bejana (V)............................................................ 46
c. Kapasitas Pengadukan ....................................................... 46
d. Motor Penggerak ............................................................... 46
e. Daya Nominal.................................................................... 47
f. Momen puntir disebut momen rencana T.......................... 47
g. Tegangan Geser Izin .......................................................... 47
h. Poros Pengaduk ................................................................. 47
i. Kecepatan .......................................................................... 48
j. Transmisi ........................................................................... 48
5. Uji Performa ............................................................................. 49
E. Analisis Data.................................................................................... 50
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAAN.......................................................... 51
A. Desain Mesin ................................................................................... 51
B. Mesin Pengaduk Mentega................................................................ 52
C. Uji Performa .................................................................................... 53
D. Hasil Penelitian ................................................................................ 55
E. Analisis Data.................................................................................... 57
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 59
A. Kesimpulan ...................................................................................... 59
B. Saran ................................................................................................ 60
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... xiv
LAMPIRAN....................................................................................................... xvii
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1. Tabel Jenis Pengaduk.......................................................................... 30
Tabel 2. 2. Faktor Koreksi .................................................................................... 33
Tabel 3. 1. Bahan .................................................................................................. 40
Tabel 4. 1. Hasil Penelitian ................................................................................... 56
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1. Top-Entering Mixer........................................................................... 9
Gambar 2. 2. Side-Entering Mixer ........................................................................ 10
Gambar 2. 3. Bottom-Entering Mixer ................................................................... 11
Gambar 2. 4. Pengaduk Baling–Baling................................................................. 12
Gambar 2. 5. Pengaduk Turbin ............................................................................. 12
Gambar 2. 6. Pengaduk Dayung ........................................................................... 13
Gambar 2. 7. Diagram Alir Proses Pembuatan Mentega ...................................... 15
Gambar 2. 8. Bagan Jenis-Jenis Motor Listrik...................................................... 18
Gambar 2. 9. Rangkaian Pulley............................................................................. 25
Gambar 2. 10. Router Speed Control .................................................................... 27
Gambar 2. 11. Rangkaian Dimmer Speed Control ............................................... 27
Gambar 2. 12. Bejana dan Pengaduk .................................................................... 29
Gambar 2. 13. Kerangka Pikir Penelitian.............................................................. 38
Gambar 3. 1. Metode Perancangan ....................................................................... 41
Gambar 3. 2.Konsep Operasi Mesin ..................................................................... 42
Gambar 3. 3. Desain Mesin Pengaduk Mentega ................................................... 43
Gambar 3. 4. Desain Pengaduk ............................................................................. 45
Gambar 4. 1. Desain Mesin Churner .................................................................... 51
Gambar 4. 2. Mesin Pengaduk Mentega ............................................................... 52
Gambar 4.3. Mesin Pengaduk Mentega Tampak Atas.......................................... 53
Gambar 4. 4. Mentega dari Pengadukan kecepatan 50 rpm.................................. 56
Gambar 4. 5. Mentega dari Pengadukan kecepatan 100 rpm................................ 56
Gambar 4. 6. Mentega dari Pengadukan kecepatan 175 rpm................................ 56
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Surat Perjanjian Kerjasama..................................................................... Lampiran 1
Berita Acara Serah Terima...................................................................... Lampiran 2
Foto Dokumentasi ................................................................................... Lampiran 3
Gambar Teknik Mesin Pengaduk Mentega............................................. Lampiran 4
xiv
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
Simbol
pengaduk
Singkatan
AC (alternating current) = arus bolak-balik
DC (dirrect current) = arus searah
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Usaha Mikro, Kecil, Menengah (UMKM) memiliki peran penting
dalam pergerakan perekonomian Indonesia baik dalam unit usaha,
penyerapan tenaga kerja ataupun, ekspor dan investasinya. UMKM binaan di
Kabupaten Magelang mencapai lebih dari seratus ribu unit usaha. Unit usaha
tersebut meliputi kerajinan, pengolahan makanan, hasil pertanian, tekstil, dan
lainnya. Salah satu contoh UMKM binaan di Kabupaten Magelang ialah
Kelompok Tani Mutiara Organik di Desa Kenteng, Kecamatan Ngablak yang
bergerak pada sektor hasil pertanian, pengolahan makanan, dan obat-obatan
pertanian. Pada unit pengolahan makanan, Kelompok Tani Mutiara Organik
meproduksi mentega dari whey. Whey merupakan susu sisa dari keju yang
telah diproduksi sebelumnya.
Mentega merupakan produk minyak hewani yang berasal dari lemak
susu sapi. Ada berbagai keanekaragaman mentega yang dapat diolah, yaitu
lactic butter, fresh butter, ghee, whey butter, dan lain sebagainya. Mentega
diperoleh dari susu yang dilakukan proses “churning”. Susu tersebut diaduk
sehingga menghancurkan membran yang menyelubungi butir-butir lemak
pada susu. Akan terjadi pemisahan yang terdiri dari lemak mentega dan air
yang melarutkan berbagai zat dalam susu. Oleh karena itu, proses churning
ialah proses yang paling penting.
2
Proses pengadukan merupakan proses yang paling penting dalam
pembuatan mentega, karena menentukan jumlah gumpalan lemak yang
dihasilkan. Alat yang digunakan untuk mengaduk ialah butter churner pot.
Alat tersebut ialah panci besar berbentuk silinder atau kerucut kayu vertikal
yang dilengkapi kayu pengocok dengan sumbu yang sama. Pada dasar kayu
pengocok terdapat bulatan kayu berlubang dengan tebal kurang lebih satu
sentimeter. Pada pembuatan mentega skala rumahan para peternak masih
banyak menggunakan butter churner pot kayu atau tanah liat walaupun sudah
terdapat yang elektrik.
Churner elektrik skala kecil dengan bahan stainless steel yang
dilengkapi dengan motor penggerak. Hal tersebut akan memaksimalkan hasil
lemak mentega karena putaran dapat stabil dan dapat mengefektifkan waktu
pembuatan. Pada umumnya mesin ini hanya berputar pada satu kecepatan.
Walaupun sudah terdapat churner elektrik, namun efektifitas mesinnya belum
diketahui dan harganya sangat mahal. Churner kapasitas kurang dari seratus
liter rata-rata dibandrol dengan harga sepuluh hingga dua puluh lima juta
rupiah.
Di Indonesia churner hanya dimiliki oleh perusahaan-perusahaan
besar yang memproduksi mentega secara masal dengan dengan kapasitas
kurang lebih 1000 liter seperti Anchor, Orchid, Wysman, dan lainnya. Belum
tersedia churner berkapasitas kecil untuk usaha kecil menengah. Oleh karena
itu Kelompok Tani Mutiara Organik UMKM binaan Pemerintah Kabupaten
Magelang danBalai Pengkajian Teknologi Pertanian Jawa Tengah (BPTP
Jawa Tengah) berencana membuat churner untuk memproduksi mentega.
3
Untuk mendukung pembuatan churner tersebut Kelompok Tani Mutiara
Organik membuat kerja sama dengan peneliti untuk merancang dan membuat
churner dengan kapasitas usaha mikro kecil menengah.
Churner yang akan dibuat dengan bentuk sederhana, pembuatan dan
penggunaan yang mudah. Bentuknya horisontal dan tidak terlalu tinggi maka
akan menghemat tempat dan memudahkan dalam penggunaannya. Churner
ini dirancanng dengan poros putar horisontal yang dilengkapi dayung dengan
kemiringan 45o. Sumber gerak yang digunakan ialah motor dan ditambahkan
pengatur kecepatan. Mesin ini mampu menampung susu maksimal 40 liter
dengan kecepatan 50 – 175 rpm.
Dari uraian di atas maka penulis akan melakukan penelitian dengan
judul RANCANG BANGUN MESIN PENGADUK MENTEGA
(CHURNER) DENGAN SPEED CONTROL.
B. Identifikasi Masalah
Dari uraian latar belakang di atas dapat diketahui beberapa masalah
yang timbul yaitu:
1. Walaupun sudah terdapat churner elektrik, peternak masih
menggunakan alat tradisional ataupun manual
2. Churner elektrik berbahan stainless steel harganya mahal
3. Belum diketahui produktifitas dari churner elektrik yang sudah ada
4. Pada churner elektrik yang sudah ada belum terdapat pengatur
kecepatannya
4
C. Pembataasan Masalah
Didasarkan pada luasnya bahasan mengenai rancang bangun mesin
pengaduk mentega (churner) dengan speed control, maka pembahasan
dibatasi:
1. Churner yang dirancang bersumbu horisontal
2. Kapasitas maksimal churner ialah 40 liter
3. Bahan mesin yang digunakan ialah stainless steel 304 tebal 1mm
4. Jenis pengaduk yang digunakan ialah flat blade pitch paddle
5. Kecepatan putaran berada pada rentang 50 – 175 rpm
6. Ditambahkan pengatur kecepatan
D. Rumusan Masalah
1. Bagaimana perencanaan dan perhitungan komponen mesin churner
berkapasitas 40 liter?
2. Berapa produktivitas mesin churner?
3. Bagaimana kualitas mentega yang dihasilkan?
4. Berapa kecepatan yang optimal untuk membuat mentega?
E. Tujuan Penelitian
1. Merencanakan konstruksi dan menghitung komponen mesin churner
2. Mengetahui produktivitas mesin churner
3. Mengetahui kualitas mentega yang dihasilkan
4. Mengetahui kecepatan yang optimal untuk membuat mentega
5
F. Manfaat Penelitian
Dengan diadakannya rancang bangun mesin pengaduk mentega
(churner) ini, maka dapat diambil manfaatnya secara teoritis maupun secara
praktis.
1. Manfaat Teoritis
a. Hasil penelitian ini diharapkan menambah ilmu kajian mengenai
rancang bangun mesin
b. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi referensi
untuk penelitian rancang bangun mesin selanjutnya
2. Manfaat Praktis
a. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi masukan bagi para pihak
yang akan atau memproduksi olahan makanan
6
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori
1. Teknologi Tepat Guna
Teknologi Tepat Guna (TTG) adalah teknologi yang sesuai
dengan kebutuhan masyarakat, dapat menjawab permasalahan
masyarakat, tidak merusak lingkungan, dan dapat dimanfaatkan oleh
masyarakat secara mudah serta menghasilkan nilai tambah dari aspek
ekonomi dan aspek lingkungan hidup (Inpres No. 3 Tahun 2001).
Sedangkan menurut Muhi (2009) teknologi tepat guna merupakan salah
satu alternatif untuk mengatasi masalah yang dihadapi masyarakat.
Teknologi tepat guna berarti teknologi yang sesuai dengan kondisi
budaya, dan kondisi ekonomi serta penggunaannya harus ramah
lingkungan (Munaf dkk: 2008). Maka dapat disimpulkan bahwa
teknologi tepat guna merupakan teknologi yang digunakan untuk
menjawab permasalahan kebutuhan masyarakat untuk menghasilkan
nilai tambah dari aspek ekonomi dan lingkungan dengan penggunaan
yang mudah, ramah lingkungan, dan sesuai dengan kondisi budaya.
Manfaat teknologi tepat guna dalam Keputusan Menteri Dalam
Negeri dan Otonomi Daerah No. 4 Tahun 2001,yaitu:
a. Meningkatkan kemampuan pengetahuan dan keterampilan
masyarakat dalam menggunakan teknologi tepat guna untuk
peningkatan kapasitas dan mutu produksi.
7
b. Meningkatkan pelayanan informasi dan membantu masyarakat
untuk mendapatkan TTG yang di butuhkan.
c. Meningkatkan nilai tambah bagi kegiatan ekonomi masyarakat.
d. Meningkatkan daya saing produk unggulan daerah.
Menurut Situmorang dan Safri (2011) penerapan teknologi tepat
guna harus memperhatikan hal-hal, antara lain:
a. Pemilihan jenis dan tingkat teknologi yang akan diterapkan harus
dilakukan oleh masyarakat pengguna dengan bantuan, bimbingan,
dan arahan dari ahli yang berkompeten
b. Budaya masyarakat yang mencakup agama, adat, kebiasaan dan
aspek sosial lainnya
c. Pembagian tugas dalam penerapan teknologi di antara warga, baik
berdasarkan tingkat pendidikan, kelompok umur ataupun antara
pria dan wanita sesuai dengan kemampuan masing-masing
kelompok
d. Kondisi lingkungan masyarakat, baik dalam sumber daya alam
dan sumber daya manusia, maupun dalam aspek fisik, teknis, dan
sosial ekonomi
e. Ketersediaan sarana yang diperlukan dalam pengoperasian,
perawatan dan perbaikan peralatan yang digunakan
f. Keselamatan kerja bagi pelaksana, peralatan dan kelestarian
lingkungan
8
2. Churner
Paropate dan Gorde (2016) menyatakan bahwa “ The Churner is
the mechanism which is used to stern creamy mixture or curd and turn
out butter. ”Churner adalah suatu mekanisme yang digunakan untuk
mencampur bagian krim atau mengeluarkan mentega (Saleh, 2004).
Pada awalnya pengadukmentega dibuat menggunakan silinder kayu
dengan pengaduk berlubang.Selain dengan silinder kayu, masyarakat
juga menggunakan kendi dengan pengaduk yang sama digunakan untuk
mengaduk mentega. Masa ini sudah banyak ditemukan pengaduk
mentega dengan material stainless steel dan motor penggerak.
Pada dasarnya prinsip kerja churner sama dengan alat
pencampur (mixer). Mixer terdiri dari penampung bahan dan poros
pengaduk. Poros dilengkapi dengan pengaduk (impeller) yang bergerak
memutar akibat adanya gerakan motor untuk memecah membran lemak
susu sehingga menghasilkan mentega.
3. Jenis-Jenis Alat Pencampur Berdasarkan Impeller
Impeller biasanya terdiri dari bilah pengaduk yang dipasang
pada poros yang terhubung pada motor penggerak dan menggerakkan
bahan yang akan dicampur aduk. Mekanisme impeller ialah dari energi
listrik diubah menjadi energi gerak. Setiap mixer akan mempunyai
impeller yang khas. Menurut Paul (2004: 1249-1253) terdapat lima
jenis mixer berdasarkan impeller yaitu, portable mixer, top-entering
mixer, turbine mixer, side-entering mixer, dan bottom-entering mixer.
9
a. Portable Mixer
Mixer ini menggunakan penggerak dengan daya 0,25 – 3
HP dan biasanya dipakai pada laboratorium atau penggunaan
rumahan. Alat ini digunakan pada kecepatan 1200 rpm (20 rps)
atau 1800 rpm (30 rps) 60 Hz dan reduksi 5:1 menjadi 350 rpm.
Impeller yang biasa digunakan pada portable mixer adalah flow
impeller, baling-baling kapal, dan hydrofoil impellers - 3 blades.
Walaupun dikatakan portabel bukan berarti dapat mudah dibawa.
b. Top-Entering Mixer
Top-Entering Mixer ialah portable mixer berukuran besar
dengan penyangga yang menggunakan motor penggerak berdaya
kurang dari 10 HP (7460 watt). Alat ini biasanya digunakan pada
industri untuk model paling dasar. Poros dan impeller berukuran
lebih besar dibandingkan dengan portable mixer dan dipasang
pada sumbu vertikal pada tangki yang dilengkapi baffle. Baling-
baling kapal dan hydrofoil impellers adalah impeller yang umum
digunakan pada top-entering mixer.
Gambar 2. 1. Top-Entering Mixer (Paul, 2004: 1251)
10
c. Turbine Mixer
Mixer turbin adalah tipe mesin yang kuat dengan berbagai
impeller. Mixer ini dipasang motor dengan daya 1 hp (746 watt)
sampai dengan 10 hp (746 watt). Mixer turbin juga dapat
termasuk dalam kategori top-entering mixer namun dengan
impeller turbin dan digunakan untuk pengadukan bahan
berviskositas tinggi.
d. Side-Entering Mixer
Kebanyakan mixer dirancang secara vertikal, namun side-
entering mixer ialah mixer yang dirancang secaraa horisontal
dengan tujuan tertentu. Impeller dipasang agak rendah supaya
bahan bagian bawah dapat terjangkau.Kecepatan side-entering
mixer lebih tinggi dibandingkan mixer turbin.
Gambar 2. 2. Side-Entering Mixer (Paul, 2004: 1253)
e. Bottom-Entering Mixer
Mixer ini pada rancangannya hampir sama dengan mixer
turbin, namun letak poros dan motor penggeraknya berada
dibawah tangki penampung.
11
Gambar 2. 3. Bottom-Entering Mixer (Paul, 2004: 1254)
Gerakan pencampuran pada mixer bahan baik secara horizontal
maupun secara vertikal tersebut dapat bervariasi bergantung dari jenis
pengaduk atau propeller yang digunakan. Sehingga hasil yang
didapatkan akan bervariasi pula. Terdapat berbagai macam jenis
pengaduk, namun secara umum terdapat tiga jenis pengaduk yang biasa
digunakan, yaitu pengaduk baling–baling (propeller), pengaduk turbin
(turbine), pengaduk dayung (paddle) (Cheremisinoff, 2000: 436-440).
4. Jenis-Jenis Pengaduk
a. Pengaduk Baling–Baling (Propeller)
Baling-baling ini digunakan pada kecepatan berkisar
antara 400 hingga 1750 rpm (revolutions per minute) dan
digunakan untuk cairan dengan viskositas rendah. Baling-baling
kapal dirancang dengan menebalkan salah satu sisi dan
menipiskan sisi lainnya guna mengurangi kemungkinan korosi
atau pengikisan material. Pengerjaan pada baling-baling kapal
dilakukan dengan high finish dan tingkat akurasi keseimbangan
yang tinggi.
12
Gambar 2. 4. Pengaduk Baling–Baling (Ludwig, 1999: 292)
b. Pengaduk Turbin (Turbine)
Pengaduk turbin adalah pengaduk dayung yang memiliki
banyak bilah pengaduk dengan ukuran lebih pendek, digunakan
pada kecepatan tinggi. Diameter dari sebuah turbin biasanya
antara 30 - 50% dari diamter tangki. Turbin biasanya memiliki
empat atau enam daun pengaduk.
Gambar 2. 5. Pengaduk Turbin (Cheremisinoff, 2000: 438)
13
c. Pengaduk Dayung (Paddle)
Pengaduk dayung biasanya digunakan pada kecepatan
rendah diantaranya 20 hingga 200 rpm. Dayung datar berdaun dua
atau empat biasa digunakan dalam sebuah proses pengadukan.
Panjang total dari pengadukan dayung biasanya 60 - 80% dari
diameter tangki dan lebar dari daunnya 1/6 - 1/10 dari
panjangnya.
Gambar 2. 6. Pengaduk Dayung (Cheremisinoff, 2000: 439)
5. Mentega
Mentega merupakan produk olahan berbahan baku lemak susu
yang ditambahkan garam untuk memberi rasa dan menjaga mutu
(Buckle et al, 1985: 288). Menurut Saleh (2004) mentega adalah produk
olahan susu yang dihasilkan dari proses pengadukaan (churning).
14
Mentega dibuat dengan memisahkan lemak dalam susu. Mereka
mengandung lebih dari 80% lemak dengan kadar air yang sedikit,
sehingga mentega tampak kering. Mentega memiliki warna kuning atau
krim pucat, dan bertekstur halus Proses pemanasandilakukan untuk
menghancurkan bakteri yang menyebabkan keracunan makanan dan
sebagian besar bakteri pembusuk. Pemanasan juga menginaktivasi
beberapa enzim dalam krim. Simpan mentega dalam keadaan dingin
dan kemasan, sehingga tidak terkontaminasi oleh kotoran, serangga
atau mikro-organisme. Hal ini juga memperlambat bau tengik.
Macam-macam metega (Fellow, 2008)
a. Lactic butter, yaitu mentega dengan bahan baku susu fermentasi
yang bisa diasinkan ataupun tidak. Mentega ini mempunyai rasa
yang sedikit asam
b. Fresh Butter, yaitu mentega yang terbuat dari krim susu segar.
yang bisa diasinkan atau juga tidak. Mentega ini mempunyai rasa
sedikit krim
c. Ghee, yaitu mentega yang terbuat dari minyak khas lemak susu
yang diperoleh dari pemanasan krim yang disaring untuk
menghilangkan kelembabannya dan diambil sarinya
d. Whey butter, yaitu mentega yang terbuat dari whey sisa
pembuatan keju sehingga terasa asam dan terdapat rasa keju.
Mentega ini bisa diasinkan dengan menambahkan garam ke
dalam keju sebelum whey dikeringkan. Walaupun demikian,
warna menteganya dan lebih berminyak.
15
Alur Proses Pembuatan Mentega
Gambar 2. 7. Diagram Alir Proses Pembuatan Mentega (Fellows, 2008)
Susu dengan kandungan lemak tinggi akan memberikan hasil
mentega lebih tinggi. Langkah pertama panaskan susu pada suhu 36oC
– 40oC, Pisahkan susu skim dan krim menggunakan sparator. Panaskan
krim setidaknya 63oC selama 30 menit (atau 72oC selama 15 detik)
dalam panci stainless steel. Untuk menjaga kualitas dari mentega,
disarankan untuk melebihi perlakuan panas minimum (misalnya 75oC
selama satu menit). Ketika krim mencapai suhu yang ditentukan, terus
aduk untuk mencegah over-heating di bagian bawah panci yang akan
mengubah rasakrim. Dinginkan di bawah 4oC selama beberapa jam
krim susu
pendinginan
penyaringan
pemisahan pasteurisasi
pendiaman
pengadukan
pemisahan pencuian
penggaraman
pencetakan
Mentega
16
(semalam) untuk 'usia' krim. Hal ini memungkinkan lemak untuk
mengkristal, yang membantu proses pengadukan dan meningkatkan
hasil mentega.
Dalam pengadukan mentega digunakan alat pembuat mentega
memiliki dayung yang diputar secara manual atau menggunakan motor
listrik dengan kecepatan berkisar 60 rpm. Isi churner 40 - 50% dari
kapasitas untuk memberi ruang saat krim berbusa. Aduk selama 5 menit
lalu hentikan churn dan lepaskan gas yang diproduksi. Aduk kembali
selama 30 - 40 menit. Tetap jaga suhu serendah mungkin selama proses
pengadukan. Jika suhu terlalu tinggi, lemak susu yang akan menjadi
mentega dapat hilang. Pengadukan pada suhu rendah membuat lemak
dalam krim bergabung bersama.
Tiriskan butter milk, yang baik digunakan sebagai minuman atau
pakan ternak. Cuci mentega dengan menambahkan air dingin sejumlah
susu atau butter milk yang dikasilkan. Aduk selama 5 menit, lalu
tiriskan air dan aduk mentega selama 10 - 20 menit. Jika ingin
diasinkan, tambahkan garam 1% – 2% dari berat mentega sambil tetap
diaduk. Angkat mentega. Cetak mentega ke dalam cetakan berbagai
bentuk biasanya 200gr – 500gr untuk penjualan eceran. Kemas ke
dalam kertas tahan lemak, aluminium foil, atau kantong plastik. Simpan
pada mesin pendingin dan terhindar dari cahanya, karena kedua hal ini
dapat mempercepat tengik. Semakin dingin suhu penyimpanan maka
akan semakin lama daya tahan mentega ini.
17
6. Baja Tahan Karat
Baja tahan karat merupakan paduan antara baja, krom, dan nikel
yang dirancang agar memiliki ketahanan terhadap korosi. Krom adalah
unsur paduan utama dengan kadar lebih dari 15% dan berfungsi untuk
mencegah oksidasi. Nikel ditambahkan untuk meningkatkan
perlindungan korosi. Terdapat tiga jenis baja tahan karat yaitu, ferit,
martensit, dan austenit (Surdia dan Saito, 1999: 101 – 104)
a. Ferit
Ferit merupakan baja tahan karat yang mengandung 16 –
18% krom tanpa nikel. Baja paduan ini biasanya digunakan untuk
bagian dalam konstruksi, peralatan dapur, bagian dalam trim
mobil, dan lain sebagainya. Pada standar AISI digunakan kode
405 dan 430.
b. Martensit
Kadar krom yang dimiliki ialah 12 – 13% dan tanpa nikel.
Martensit digunakan untuk alat makan, alat operasi, alat
pemotong, perkakas, dan lainnya. Kode AISI yang digunakan
ialah 403, 403b, 416, 416b, 440, dan 440b.
c. Austenit
Austenit mempunyai kadar krom 18% dan nikel 8%.
Bahan ini biasanya digunakan untuk alat pengolah makanan,
konstruksi, mobil, bangunan kapal, reaktoratom, dan lain
sebagainya. Kode yang ada di pasaran ialah 301, 302, 304, 309,
dan 316.
18
7. Motor Listrik
Motor listrik adalah alat yang digunakan untuk mengubah energi
listrik menjadi energi gerak. Terdapat dua jenis motor listrik yaitu,
motor listrikac dan dc.
Gambar 2. 8. Bagan Jenis-Jenis Motor Listrik
a. Motor Listrik Arus Bolak-Balik(AC)
Motor AC adalah jenis motor listrik yangbekerja
menggunakan tegangan AC (Alternating Current). Motor AC
memiliki dua buah bagian utama yaitu rotor dan stator. Stator
merupakan komponen motor AC yang statis sedangkan rotor
merupakan komponen motor AC yang berputar. Terdapat dua
jenis motor AC yaitu motor sinkron dan induksi.
1) Motor Sinkron
Motor sinkron adalah motor AC yang bekerja pada
kecepatan tetap pada sistim frekuensi tertentu. Motor ini
memerlukan arus searah (DC) untuk pembangdin daya dan
memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu
motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban
19
rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekuensi dan
generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki
faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim
yang menggunakan banyak listrik.
Perbedaan utama antara motor sinkrondengan motor
induksi adalah bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada
kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet.
Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi
terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC
excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu
bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya. Stator
menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding
dengan frekuensi yang dipasok.
2) Motor Induksi
Motor induksi merupakan motor yang paling umum
digunakan pada berbagai peralatan industri karena
rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat,
dandapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.
Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama yaitu,
rotor dan stator. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor
yaitu, rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar
tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slots paralel.
Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek padakedua
ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek. Lingkaran
20
rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan
terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga
fase digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang
lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada
batang as dengan sikat yang menempel padanya. Stator
dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk
membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan
untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi
geometri sebesar 120 derajat. Motor induksi dapat
diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama yaitu, motor
induksi satu fase dan motor induksi tiga fase. (Parekh,
2003)
Motor induksi satu fase hanya memiliki satu
gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fase,
memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan
sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini
motor ini merupakan jenis motor yang paling umum
digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin,
mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan
hingga 3 sampai 4 Hp. Pada motor induksi tiga fase medan
magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase
yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya
yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan
rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan
21
penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sedir 70% motor di
industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa,
kompresor, belt conveyor, jaringan listrik, dan grinder.
Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.
b. Motor Listrik Arus Searah(DC)
Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja
menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC digunakan pada
penggunaan khusus Keterangan diperlukan penyalaan torque
yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan
yang luas. Komponen utama motor DC adalah kutub medan
magnet, kumparan motor DC, dan commutator motor DC.
Kutub medan magnet secara sederhana digambarkan
bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran
pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor
DC sederhana memiliki dua kutub medan, kutub utara dan kutub
selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan
diantara kutub-kutub dari utara keselatan. Untuk motor yang lebih
besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.
Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar
sebagai penyedia struktur medan.
Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus
ini akan menjadi elektromagnet. kumparan motor DC yang
berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk
22
menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil,
kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang
dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan
magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk
merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor DC.
Komutator digunakan untuk membalikan arah arus listrik dalam
kumparan motor DC. Commutator juga membantu dalam
transmisiarus antara kumparan motor DC dan sumberdaya.
Keuntungan utama motor DC adalah dalam
halpengendalian kecepatan motor DC tersebut, yang tidak
mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat
dikendalikan dengan mengatur tegangan kumparan motor DC,
meningkatkan tegangan kumparan motor DC akan meningkatkan
kecepatan, menurunkan arus medan akan meningkatkan
kecepatan. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun
penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa
penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah
hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab
sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis
pada ukuran yang lebih besar. Motor tersebut dibatasi hanya
untuk penggunaan di area bersih dan tidak berbahaya sebab resiko
percikan api pada sikatnya.
23
Motor DC mempunyai dua jenis yaitu, separately excited
dan self excited.
1) Separately Excited
Separately excited ialah motor DC dengan sumber
arus terpisah.
2) Self Excited
a) Motor Seri
Dalam motor seri, gulungan medan
dihubungkan secara seri dengan gulungan kumparan
motor DC. Oleh karena itu, arus medan sama dengan
arus kumparan motor DC. Kecepatan dibatasi pada
5000 rpm dan harus dihindarkan menjalankan motor
seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat
tanpa terkendali. Motor-motor seri cocok untuk
penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal
yang tinggi, seperti derek danalat pengangkat hoist.
b) Motor Shunt
Pada motor shunt, gulungan medan
disambungkan secara paralel dengan gulungan
kumparan motor DC. Oleh karena itu total arus dalam
jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus
kumparan motor DC. Kecepatan pada prakteknya
konstan tidak tergantung pada beban, oleh karena itu
cocok untuk penggunaan komersial dengan beban
24
awal yang rendah, seperti peralatan mesin. Kecepatan
dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan
dalam susunan seridengan kumparan motor DC
(kecepatan berkurang) atau dengan memasang
tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).
c) Motor Campuran (Kompon)
Motor campuran ialah gabungan motor seri
dan shunt. Gulungan medan (medan shunt)
dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan
kumparan motor DC. Sehingga, motor kompon
memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan
kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase
penggabungan yakni persentase gulungan medan yang
dihubungkan secara seri, makin tinggi pula torque
penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini.
8. Sistem Transmisi
Sistem transmisi adalah sistem yang berfungsi untuk
memindahkan energi gerak dari motor ke penggerak akhir. Konversi ini
mengubah kecepatan putar yang tinggi menjadi lebih rendah dan
bertenaga atau sebaliknya. Terdapat beberapa macam jenis transmisi
antara lain, pulley, rantai, sprocket, reducer, dan lainnya.
25
a. Pulley
Puli digunakan untuk mereduksi kecepatan motor listrik.
Berkurangnya kecepatan motor listrik maka tenaga dari mesinpun
ikut bertambah. Puli dapat digunakan untuk mentransmisikan
daya dari poros satu ke poros yang lain melalui sistem transmisi
penggerak berupa flat belt, V-belt atau circular belt. Cara kerja
puli sering digunakan untuk mengubah arah gaya yang diberikan,
mengirim gerak dan mengubah arah rotasi.
Gambar 2. 9. Rangkaian Pulley
Menghitung diameter pulley dengan rasio
Menghitung panjang sabuk pulley
26
Menghitung jarak poros antar pulley
�
b. Reducer
Prinsip kerja komponen ini adalah putaran yang berasal
dari sumber tenaga motor listrik akan direduksi sesuai
perbandingan, Keterangan kecepatan putar pada poros input akan
lebih lambat dari poros output; Menyediakan rasio gigi yang
sesuai dengan beban mesin; Menghasilkan putaran mesin tanpa
selip; dan mengurangi kecepatan (Speed Reducer ).
9. Speed control
Speed control berfungsi untuk mengatur kecepatan motor.
Kecepatan motor ditentukan oleh frekuensi tegangan dan jumlah kutub
motor. Kontrol kecepatan router ini bekerja dengan universal sikat jenis
motor AC atau DC arus15 ampere atau di bawahnya. Hasilnya adalah
hidup lebih lama dan hasil yang lebih baik tergantung pada putaran
27
yang diinginkan. Terdapat dial untuk mengontrol kecepatan router saat
motor bekerja dengan mengubah frekuensi dari arus listrik sehingga
dapat mengatur kecepatan.
Gambar 2. 10. Router Speed Control
Nama : Router Speed Control
Kode : WEJ57518
Merk : Panasonik
Warna : Coklat muda
Tegangan (volt) : 220/230
Daya Maksimal : 800 watt
Gambar 2. 11. Rangkaian Dimmer Speed Control
28
Rumus menghitung putaran motor atau rpm:
Keterangan :
n = jumlah putaran (rpm)
f = frekuensi (hz)
p = jumlah kutup
Jumlah kutub motor telah ditentukan oleh pabrikan saat dibuat,
dan frekuensi tegangan telah ditetapkan oleh penyedia jaringan listrik,
seperti PLN yang menetapkan frekuensi tegangan sebesar 50 Hz,
sehingga praktis putaran motor relatif tetap
10. Dasar Perencanaan
a. Perencanaan Bejana dan Pengaduk
Perencanaan bejana bertujuan untuk mengetahui ukuran
bejana yang akan digunakan. Sedangkan perencanaan pengaduk
bertujuan untuk mengetahui jenis pengaduk yang digunakan.
Perbandikan ukuran bejana dan pengaduk harus sesuai ketentuan,
yaitu:
...........................................(Walas, 1990: 287)
Maka dapat diketahui beberapa faktor yang dapat mempengaruhi
kapasitas pengadukan, diantaranya yaitu diameter bejana dan
pengaduk, jenis pengaduk, kecepatan putaran motor, serta
viskositas dan densitas fluida yang diaduk.
29
Pada proses pengadukan, jenis pengaduk yang dipilih
harus sesuai dengan bahan yang diaduk. Terdapat beberapa aspek
yang harus di perhatikan dalam pemilihan jenis pengaduk, seperti
jenis dan viskositas bahan, kapasitas pengadukan yangdiinginkan,
dan efesiensi pengadukan.
Gambar 2. 12. Bejana dan Pengaduk (Walas, 1990: 288)
Keterangan :
h = Tinggi fluida/cairan.
Dt = Diameter bejana.
d = Diameter pengaduk.
d/6 = W = Lebar pengaduk
30
Tabel 2. 1. Tabel Jenis Pengaduk
Jenis
Pengaduk
Viskositas (Ns/m3)
101 102 102 103
Paddles
Propeller
Turbine
Untuk proses normal
Untuk proses terus-menerus
(Ludwig, 1999: 289)
Menentukan Diameter Pengaduk (d)
Jika di mengacu pada ketentuan yang ada bahwa
perbandingan antara d dan Dt yaitu antara 0,3 - 0,6 maka, jika di
tentukan bahwa d/Dt adalah 0,6 maka diameter pengaduk adalah :
d = 0,6 x Dt .................................................. (Walas, 1990: 288)
Menentukan Lebar Pengaduk (W)
Pada umumnya lebar impeller ialah d/6, namun karena
impeller yang digunakan ialah flat blade pitch paddle dengan
kemiringan 45o maka rumusnya:
W = 1/5 D ................................................... (Ludwig, 1999: 290)
31
Menentukan Volume Bejana (V)
Volume bejana dihitung sesuai dengan bentuknya.Desain
mesin pengaduk mentega terbentuk dari gabungan setengah
silinder dan balok, namun yang dihitung hanya satu silinder untuk
mengantisipasi adanya aliran.
Maka rumus yang digunakan ialah:
b. Spesifikasi Bahan yang Diaduk
Kekentalan dan kerapatan bahan yang akan diaduk
menentukan kapsitas pengadukan dan besar daya motor yang
digunakan serta menentukan perencanaan dari besar diameter
poros yang harus digunakan.
Nama bahan : susu sapi segar
Viskositas : 2,0 cP = 0,002 Ns/m2
Densitas : 1031 kg/m3
(Saleh, 2004)
c. Kapasitas Pengadukan
Kapasitas pengadukan ialah banyaknya aliran fluida yang
dipindahkan (dengan cara diputar) menggunakan satu atau
beberapa buah pengaduk sesuai dengan keperluan yang ada
sehingga diharapkan dapat menghasilkan suatu hasil pengadukan
yang sempurna dan sesuai dengan kapasitas dari pengadukan
yang dibutuhkan.
32
Q = K. n. d3 ................................................. (Ludwig, 1999: 298)
Keterangan :
Q = kapasitas aliran rata-rata dari impeller [m3/s]
n = putaran pengaduk [rps]
d = diameter pengaduk [m]
K = konstanta pengaduk = 3,28
d. Perencanaan Motor Penggerak
Besarnya daya motor penggerak tergantung pada ukuran
pengaduk, putaran motor, berat jenis, kekentalan dari fluida yang
diaduk, diameter bejana, serta posisi pengaduk. Sehingga
besarnya motor penggerak dapat dihitung dengan menggunakan
rumus :
................................................... (Ludwig, 1999: 299)
Keterangan:
P = power (tenaga motor penggerak (kW)
Q = kapasitas aliran rata-rata dari impeller (m3/s)
= kerapatan massa (kg/m3)
h = tinggi total fluida (m)
33
Besar putaran motor berpengaruh dalam kapasitas
pengadukan. Tingkat putaran motor antara lain, putaran tinggi
(1750 rpm / 29 rps) untuk viskositas rendah seperti air, putaran
sedang (1150 rpm / 19 rps) untuk viskositas sedang seperti sirup,
dan putaran rendah (420 rpm / 7 rps) untuk viskositas tinggi
seperti cat.
e. Perencanaan Diameter Poros Pengaduk
Jika P adalah daya nominal output dari suatu motor
penggerak maka berbagai macam faktor keamanan biasanya dapat
diambil dalam perencanaan, dan jika faktor koreksi adalah fc
maka daya rencana adalah:
............................................................... (Suga, 2002: 7)
Keterangan:
Tabel 2. 2. Faktor Koreksi
Daya yang akan ditransmisikan
Daya rata-rata yang diperlukan 1,2 – 2,0
Daya maksimum yang diperlukan 0,8 – 1,2
Daya normal 1,0 – 1,5
(Suga, 2002: 7)
34
Momen puntir disebut momen rencana T dengan rumus:
Keterangan:
Pd = daya rencana (Watt).
T = momen puntir (Nm).
n = putaran motor (rps).
Tegangan geser t a (N/m2)yang terjadi adalah:
........................................... (Suga, 2002: 8)
Keterangan:
= 1,3 – 3,0
Dari perhitungan sebelumnya, maka dapat menghitung diameter
poros, yaitu dengan rumus:
Keterangan:
35
f. Produktivitas Mesin
B. Kajian Penelitian yang Relevan
Pada dasarnya proses kerja mesin pengaduk mentega sama dengan
mesin pengaduk. Mesin pengaduk yang terdiri dari bejana dan poros
pengaduk.Terdapat beberapa peneliti yang sesuai antara lain, Amiludin dan
Sakti (2013) dalam penelitiannya yang berjudul “Analisa Rancang Bangun
Pengaduk Bahan Baku Sabun Mandi Cair” menyatakan bahwa penggunaan
pengaduk jenis baling-baling lebih merata karena pengaduk mempunyai sudut
45o, sehingga mampu mengangkat air dari dasar wadah ke permukaan.
Penelitian dengan judul “Design and Fabrication of A Foundary Sand Mixer
Using Locally Avaliable Material” mengetahui bahwa mixer dengan volume
34 liter dengan poros 23 mm memiliki gaya pada poros 500,31 N, torsi poros
94,81 Nm. Kapasitas maksimumnya ialah 51 kg dengan efisiensi sebesar 52%
(Osarenmwinda dan Igguodala, 2014).
36
Sedangkan dalam penelitian yang dilakukan Balami, Adgidzi, dan
Mua’zu (2013) yang berjudul “Development and Testing of An Animal
FeedMixing Machine” menunjukkan bahwa dalam waktu pengadukan 20
menit produktifitas mesin mencapai 95,31%. Sedangkan untuk penggunaan
mesin dengan kapasitas maksimal memerlukan waktu 9 menit. Shantika dan
Saefudin (2009) dalam penelitiannya “Peranjangan Mesin Pengaduk (Mixer)
Bahan Batu Bata Merah” menyimpulkan bahwa perlengkapan pengaduk,
penggerus, dan pembersih memaksimalkan kualitas dan waktu pengadukan.
Dengan daya motor 1 hp dihasilkan 960 bahan batu bata merah dalam 8 jam
kerja.
Penelitian berjudul “Rancang Bangun Mesin Pengaduk Bahan Baku
Pelet Ayam Pedaging Kapasitas 240 kg/jam” menyatakan bahwa dengan daya
mmotor 1 hp dapat mengaduk bahan pakan sejumlah 60 kg dalam waktu 15
menit (Putra dan Cahyono: 2016). Okafor (2015) dalam penelitiannya yang
berjudul “Design of Power Driven Dough Mixing Machine” menyatakan
bahwa mixer yang dirancang mempunyai kapasitas 70 kg/jam dengan
efisiensi 86%. Patil et al (2015) dalam penelitiannya yang berjudul “Design
and Development of A Special Purpose Bidirectional Mixer to Maximize
Agitating Performance” menyatakan bahwa pengembangan pengaduk dengan
dua arah meningkatkan performa pengadukan. Pada “Perancangan Mesin
Pengaduk Reaktor Biogas” Prasetyo (2012) menyatakan bahwa dalam sekali
pengadukan memerlukan waktu 20 menit untuk proses pengeluaran sisaa dari
limbah biogas. Sumber penggerak mesin ialah motor dengan daya 0,5 HP.
37
Sanjaya (2011) dalam penelitiannya “Proses Pembuatan Poros
Pengaduk Pada Mesin Pengaduk Dodol Garut” menyatakan bahwa mesin
mampu mengaduk produk 5 kg dodol garut dalam waktu 4 jam dengan
presentase kematangan dodol 80%. Nasution (2016) dalam penelitiannya
“Rancang Bangun Mesin Pengaduk Pakan Ternak Kapasitas 12 kg/jam”
menyatakan bahwa mesin tersebut menggunakan motor dengan kecepatan
1400 rpm yang direduksi menjadi 28 rpm. Idris (2014) dalam penelitiannya
“Perancangan Konstruksi Mesin Pengaduk Dodol Jenang dengan Peenggerak
Motor Listrik dengan Kapasitas 10 kg/jam” menyatakan bahwa mesin dodol
mampu memproduksi dodol 10 kg dalam sekali pengadukan dengan daya
motor 900 – 1300 watt.
C. Kerangka Pikir Penelitian
Berdasarkan gambar 2.11. perancangan dimulai saat spesifikasi mesin
yang akan dirancang untuk menentukan konsep dasar kerja dari mesin
tersebut. Saat konsep sudah sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan, desain
umum dapat digambar dan divalidasi. Setelah divalidasi, dilakukan
perencanaan komponen-komponen mesin seperti perhitungan dan pemilihan
bahan yang akan digunakan. Komponen mesin tersebut seperti pengaduk,
tangki, penggerak, poros penggerak, dan lainnya. Setelah semua komponen
siap, desain secara terperinci disiapkan untuk membangun mesin
pengaduknya. Saat mesin pengaduk sudah jadi, maka uji performa akan
dilakukan dengan tiga kecepatan yang bertujuan untuk melihat pada
kecepatan berapakah mentega dapat dibuat dengan optimal.
38
Gambar 2. 13. Kerangka Pikir Penelitian
Spesifikasi mesin
Prinsip operasi
mesin
Desain Umum
Validasi
Uji
Performa
1150 rpm1725 rpm 420 rpm
Hasil
Perencanaan
Komponen Mesin
Desain Terperinci
Mesin Pengaduk
Mentega (Churner)
ya
tidak
59
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari penelitian ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Perencanaan dan perhitungan
Perencanaan mesin pengaduk mentega menghasilkan
spesifikasi:
a. Mesin : Churner
b. Sumbu : horizontal
c. Dimensi mesin : 790 x 350 x 500
d. Bahan : stainless steel 304 tebal 1 mm
e. Pengaduk : flat blade pitch paddle
f. Kapasitas : 40 liter
g. Penggerak : motor AC 0,5 HP
h. Kecepatan : 50 – 175 rpm
i. Kelengkapan : speed control
Perhitungan komponen yang didapatkan ialah:
a. Diameter pengaduk : 210 mm
b. Lebar pengaduk : 42 mm
c. Volume bejana : 40 liter
d. Motor penggerak : 0,5 HP
e. Poros pengaduk : 10,98 mm
60
2. Produktivitas mesin pengaduk mentega
a. 50 rpm : 4,660 kg/jam
b. 100 rpm : 5,035 kg/jam
c. 175 rpm : 4,050 kg/jam
3. Kualitas Mentega
a. 50 rpm : warna putih gading, rasa khas mentega, beraroma
khas mentega, tekstur lembut, dan tahan lebih dari satu bulan.
b. 100 rpm : warna putih gading, rasa khas mentega, beraroma
khas mentega, tekstur lembut, dan tahan lebih dari satu bulan.
c. 175 rpm : warna putih gading, rasa khas mentega, beraroma
khas mentega, tekstur lembut lengket, dan tahan dua minggu.
4. Kecepatan Optimal dalam Pengadukan mentega
Dari penelitian ini diketahui bahwa kecepatan optimal dalam
mengaduk mentega ialah 100 rpm karena produktivitas yang dicapai
tertinggi yaitu 5,035 kg/jam dengan kualitas warna putih gading, rasa
khas mentega, beraroma khas mentega, tekstur lembut, dan tahan lebih
dari satu bulan.
B. Saran
1. Pengdukan dalam pembuatan mentega disarankan menggunakan
kecepatan yang optimal yaitu 100 rpm sehingga mentega yang
dihasilkan maksimal
2. Pengadukan dalam pembuatan mentega disarankan tidak jauh di atas
kecepatan optimal karena dapat mempengaruhi kualitas mentega
xiv
DAFTAR PUSTAKA
Amiludin, Nur Habni dan Arya MahendraSakti.2013. Analisa Rancang Bangun
Mesin Pengaduk Bahan Baku Sabun Mandi Cair.JRM 1/2: 35 – 40.
Balami, A. A., D. Adgidzi, A. Mua, zu. 2013. Development and Testing An
Animal Feed Mixing Machine. International Journal of Basic and Applied Sccience 1/3: 491 – 503.
Benson, C. H., and S. Bradshaw. 2011. User Guideline For Foundry Sand In
Green Infrastructure, Recycled Materials. Madison: Resource Center
University of Wisconsin-Madison
Buckle, A. K et al. 1985. Food Science. Diterjemahkan oleh Purnomo, Hari dan
Adiono. 1985. Universitas Indonesia: UI Press.
Cheresiminoff, Nocholas. P. 2000. Handbook of Chemical Processing Equipment.Woburn: Butterworth-Heinemann
Fellows, Peter. 2008. Practical Action: Butter and Ghee. Warwickshire: The Schumacher Center of Technology and Development.
Idris, Mochammad. 2014. Perancangan Konstruksi Mesin Pengaduk Adonan
Dodol Jenang Dengan Motor Listrik Dengan Kapasitas Produksi 10
kg/jam.
Instruksi Presiden Republik IndonesiaNomor 3 Tahun 2001TentangPenerapan
Dan Pengembangan Teknologi Tepat Guna
Keputusan Menteri Dalam Negeri dan Otonomi DaerahNomor4 Tahun
2001TentangPenerapan Teknologi Tepat Guna
Ludwig, Ernest. E. 1999. Applied Process Design forChemical and Petrochemical Plant Vol 1: Emphasizes How to Apply Techniques of Process Design and Interpret Results Into Mechanical Equipment Details. Woburn:
Butterworth-Heinemann
Muhi, Ali Hanapiah. 2009. Temu Karya Pendampingan Masyarakat Pedesaan dalam Bidang Pemerintahan, Pembangunan dan Kemasyarakatan:
Teknologi Tepat Guna (TTG) dalam Perspektif Pemberdayaan
Masyarakat. Bekasi.
Munaf, Dicky. R. 2008. Peran Teknologi Tepat Guna Bagi Masyarakat Daerah
Perbatasan. Jurnal Sosioteeknologi Edisi 13 Tahun 7.
Nasution, Dedy Juhri. 2016. Rancang Bangun Mesin Pengaduk Pakan Ternak
Kapasitas 12 kg/jam. Medan: Unversitas Negeri Medan
xv
Okafor, Basil. E. 2015. Design of Power Driven Dough Mixing Machine.
International Journal of Engineerinng and Technology 5/2
Osarenmwinda, J. O., K. O. Iguodala. 2014. Design and Fabrication of A
Foundary Sand Mixer Using Locally Available Material. Nigerian Journal of Technology 33/4: 604 – 609.
Pahl, G and Beitz W. 1996. “Engineering Design”. Verlag London: Springer
Parekh, Rakesh. 2003. AC Induction Motor Fundamentals. Microchip Technology
Inc
Paropate, R. V., dan MaheshGorde. S. 2016. Pedal Operated Butter Churner:
Design and Development for Rural Area. International Journal of Engineering Science and Computing 6/5: 5019 – 5021.
Patil et al. 2015. Design and Development A Special Purpose Bidirectional Mixer
to Maximize Agitating Performance. International Journal of Modern Science in Mechanical Engineering 1/1: 1 – 7.
Paul, Edward L, Atiemo-Obeng, Victor A, Suzanne M Kresta (eds). 2004.
Handbook of Industrial Mixing Science and Practice. New Jersey: John
Wiley &Son Inc
Perangin-angin, Siwan Ediamanta. 2013. Perancangan dan Pembuatan Mixer
Kapasitas 6,9 Liter Putaran 200 rpm. Medan:Universitas Sumatera Utara
Prasetyo, Ari. 2012. Perancangan Mesin Pengaduk Reaktor Biogas. Yogyakarta:
Universitas Negeri Yogyakarta
Putra, Gista Pramuditya, Singgih DwiCahyono. 2016. Rancang Bangun Mesin
Pengaduk Bahan Baku Pelet Ayam Pedaging Kapasitas 240 kg/jam. ITB
Putri, Sarah R. 2015. Teknologi Pengolahan Susu Dan Telur, Mentega (Bovine Sp.). Laporan Praktikum Teknologi Pengolahan Pangan. Bandung:
Laboratorium Pengolahan Pangan Universitas Pasundan
Saleh, Eniza. 2004. Teknologi Pengolahan Susu dan Hasil Ikutan Ternak.Universitas Sumatera Utara: USU Digital Library
Sanjaya, Dian Rafi. 2011. Proses Pembuatan Poros Pengaduk Pada Mesin
Pengaduk Dodol Garut. Yogyakarta: Universitas Negeri Yogyakarta
Shantika, Tito., EncuSaefudin. 2009. Seminar Nasional-VIII Rekayasa dan Aplikasi Teknnik Mesin di Industri: Perancangan Mesin Pengaduk
(mixer)Bahan Batu Bata Merah. ITENAS, Bandung.
Situmorang, Syafrizal Helmi dan MuhammadSafri.2001. Urgensi Pengembangan
Teknologi Tepat Guna untuk UMKM Kota Medan.Jurnal Ekonomi, 14/4.
xvi
Suga, Kiyokatsu. Design of Machine Elements. Diterjemahkan oleh Sularso. 2002.
Jakarta: PT. Pradnya Paramita.
Surdia, T., Saito .S. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: PT. Pradnya
Paramita
Walas, Stanley. M. 1990. Chemical Engineering: Chemical Process Equipment.Newton: Butterworth-Heinemann.
top related