6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mesin Pengupas Nanas

Nanas adalah buah tropis dengan daging buah berwarna kuning memiliki

kandungan air 90% dan kaya akan Kalium, Kalsium, lodium, Sulfur, dan Khlor. Selain

itu juga kaya Asam, Biotin, Vitamin B12, Vitamin E serta Enzim Bromelin. Mesin

pengupas nanas yaitu suatu alat yang dapat membantu masyarakat atau industri dalam

kegiatan pengupasan agar lebih mudah dalam proses pengerjaannya, sehingga kerja dari

produsen akan lebih efisien, mudah dan mendapat hasil yang maksimal. (

Dzulqornaini,Achmad Heru Adiwibowo, Priyo. 2015, Rancang Bangun Mesin Pengupas

Kulit Nanas Semi Otomatis )

Dari perkembangan zaman di era yang sudah maju ini banyak mesin pengupas

nanas yang berbeda beda terutama pada bentuk desain, berikut ini beberapa jenis mesin

pengupas nanas :

2.1.1 Alat pengupas kulit nanas manual

Alat ini digunakan untuk mengupas buah nanas secara manual yaitu dengan

bantu tenaga manusia.

7

Gambar 2.1 alat pengupas manual

Cara kerjanya yaitu pegang bagian tuas atau pegangan alat tersebut kemudian

ujung alat atau bagian yang tajam taruh di atas nanas lalu dorong alat sambil

diputar sampai bagian bawah nanas dan angkat alat tersebut sehingga daging

nanas ikut terbawa ke atas, alat ini lebih simpel serta memiliki dimensi yang

sangat kecil sehingga mudah di bawa kemana saja namun alat ini memiliki

beberapa hal yang dapat mengurangi ke efisiensian dalam proses pengupasan

selain waktu pengupasan juga banyak daging buah nanas yang terbuang serta

hasil yang tidak maksimal.

2.1.2 Mesin pengupas nanas semi otomatis

Mesin ini dirancang mengupas kulit buah nanas dengan tenaga penggerak yaitu

tenaga listrik namun masih mengunakan bantuan tenaga manusia dalam proses

pengupasannya.

Gambar 2.2 mesin pengupas nanas semi otomatis

8

Keterangan gambar:

1. Rangka 10. Stang 19. Meja stainless 2. Motor 11. Sliding 20. Pemegang pisau 3. Pulley pada motor 12. Pisau hati nanas 4. V-belt 13. Pisau kulit nanas 5. Pulley pada poros 14. Tempat nanas 6. Poros 15. Tuas pengungkit 7. Pelatuk 16. Pegas 8. Bantalan 17. Tuas kiri 9. Rangka 18. Meja kayu

Mesin pengupas kulit nanas semi otomatis ini akan berkerja ketika motor

dialiri listrik sehingga motor ini akan memutar pulley yang ada pada ujung

poros motor tersebut. Putaran pulley tersebut akan diteruskan oleh sabuk V

(V-Belt) sehingga memutar pulley yang terpasang. Kemudian putaran poros

ditahan oleh pelatuk’an sehingga Pulley dan V-belt akan terus berputar

apabila pelatuk’an tersebut tidak digerakkan oleh tuas manual yang diinjak

oleh kaki. Kemudian lengan menggrakkan sliding yang terpasang pisau

pengupas dan pisau pengupas mampu mengupas kulit.

2.2 Mesin Pengupas Nanas Kapasitas 180 Kg/Jam

Mesin pengupas nanas ini sama dengan mesin pengupas lainnya yaitu bertujuan

untuk memudahkan masyarakat dan industri dalam proses pengelolahan buah nanas,

namun mesin pengupas nanas yang di rancang ini memiliki beberapa hal yang berbeda

dengan mesin pengupas yang lainnya.

Mesin pengupas yang kami rancang ini mengunakan penggerak tenaga listrik dan

semua dijalankan dengan otomatis serta kelebihan lainnya mesin ini lebih efisien waktu

dan dapat menghasilkan hasil yang maksimal.

9

Dalam perancangannya komponen komponen yang ada di dalam mesin ini harus

memenuhi beberapa elemen yang mana dalam pemilihan elemen-elemen untuk

perancangan dan pembuatan mesin pengupas nanas ini juga harus memperhatikan

kekuatan bahan, dan ketahanan dari berbagai komponen tersebut. Elemen mesin yang di

butuhkan di antaranya adalah poros, motor penggerak, pulley, gear box, dan pisau

pengupas.

2.2.1 Poros dan pasak

Poros adalah salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin, poros

berfungsi sebagai penerus daya. ( sularso, 1987. Dasar perancangan dan

pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita)

Gambar 2.3 poros

Dalam perancangan sebuah poros ada beberapa hal yang harus di perhatikan

dari segi kekuatan poros, kekakuan poros, putaran kritis, korosi, dan bahan

poros .

( : sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta

:pradnya paramita). ada beberapa hal yang dapat menentukan sebuah poros

yaitu dengan menghitung beban puntirnya dan beban lenturnya :

10

a) Poros dengan beban puntir

Jika P adalah daya nominal output dari motor penggerak, berbagai

macam faktor kemanan biasanya dapat diambil dalam perencanaan,

sehiingga koreksi pertama dapat diambil kecil, jika faktor koreksi

adalah fc maka daya perencana Pd (kW) sebagai patokan adalah:

(2.1)

Jika momen puntir ( disebut juga sebagai momen rencana ) adalah

T(kg.mm) maka

(2.2)

Sehingga

(2.3)

Bila momen rencana T (kg.mm) di bebankan pada suatu diameter poros

ds (mm)s maka tegangan geser 𝜏 (kg.mm2) yang terjadi adalah

(2.4)

Maka selanjutnya menghitung kekuatan tariknya 𝜏𝑎 untuk

menghitungnya dapat menggunakan

(2.5)

Dari persamaan (2.4) diperoleh untuk menghitung diameter poros

ds (mm) sebagai

(2.6)

Pd = fcP(kW)

Pd = (

𝑇

1000)(

2𝜋𝑛1

60)

102

T = 9,74 × 105 ( Pd/n1 )

Type equation here.

𝜏=𝑇

(𝜋𝑑𝑠3 16)⁄

=5,1 𝑇

𝑑𝑠3

Type equation here.

𝜏𝑎 = 𝜎𝐵/(𝑆𝑓1 × 𝑆𝑓2)

Type equation here.

𝑑𝑠 = [

5,1

𝜏𝑎𝐾𝑡𝐶𝑏𝑇]1/3

Type equation here.

11

( : sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin.

Jakarta :pradnya paramita)

Pasak adalah suatu elemen mesin yang di pakai untuk menetapkan

bagian bagian mesin seperti roda gigi, sprocket, puli, dan kopling. ( :

sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin.

Jakarta :pradnya paramita)

Gambar 2.4 macam macam pasak

Dalam perencanaan pasak ada hal hal penting yang harus di

perhatikan Sebagai contoh ambilah suatu poros yang dibebani dengan

puntiran murni atau gabungan antara puntiran dan lenturan, dimana

diameter poros dan pasak alurnya akan ditentukan. ( sularso, 1987.

Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta :pradnya

paramita)

Jika momen rencana dari poros adalah T (kg mm), dan diameter

poros 𝑑𝑠 (mm), maka gaya tangensial F (kg) pada permukaan poros adalah.

(2.7) F=

𝑇

(𝑑2 2)⁄

Type equation here.

12

jika gaya geser bekerja pada penampang mendatar b x l (mm2) oleh gaya F

(kg) dengan demikian tegangan geser yang ditimbulkan adalah

(2.8)

Tegangan geser yang di izinkan 𝜏𝑘𝑎 (kg/mm2), panjang pasak l1 (mm) yang

di perlukan dapat di peroleh.

(2.9)

Gaya keliling F (kg) yang sama seperti tersebut diatas dikenakan pada luas

permukaan samping pasak. kedalaman alur pasak pada poros dinyatakan

dengan 𝑡1, dan kedalaman alur pasak pada naf dengan 𝑡3. Abaikan

pengurangan luas permukaan oleh pembulatan sudut pasak. Dalam hal ini

tekanan permukaan p (kg/𝑚𝑚2) adalah

(2.10)

Dari harga tekanan permukaan yang diijinkan Pa (kg), panjang pasak

yang diperlukan dapat dihitung dari :

(2.11)

( : sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin.

Jakarta :pradnya paramita )

𝑝 =𝐹

𝑙 × (𝑡1 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑡2)

Type equation here.

𝜏𝑘 =𝐹

𝑏𝑙

𝜏𝑘 ≧𝐹

𝑏. 𝑙1

𝑝 ≧𝐹

𝑙 × (𝑡1 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑡2)

Type equation here.

13

2.2.2 Motor

Motor Listrik adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai tenaga penggerak.

Penggunaan motor elektrik disesuaikan dengan kebutuhan daya mesin.

Gambar 2.5 motor listrik

Jika n1 (rpm) adalah putaran dari poros motor listrik dan T (kg.mm) adalah torai

pada poros motor listrik, maka besarnya daya P (kW) yang diperlukan untuk

menggerakkan system adalah

(2.12)

(2.13)

2.2.3 Bantalan atau Bearing

Bantalan adalah elemen yang menumpu poros berbeban.Sehingga putaran

atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus, aman dan panjang

𝑃 =(

𝑇1000

)(2𝜋𝑛1

60)

120

Type equation here.

𝑃 =𝑇

9,74 𝑥 105𝑛1

Type equation here.

14

umur. ( sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin.

Jakarta :pradnya paramita)

Gambar 2.6 bantalan

Bantalan diatas adalah bantalan gelinding dan bantalan memiliki umur nominal,

Jika n (rpm) adalah putaran poros, C (kg) menyatakan beban nominal

dinamisspesifik dan P (kg) beban akivalen dinamis. Maka factor kecepatan (fn)

untuk bantalan bola adalah

Bantalan bola (2.14)

Bantalan rol (2.15)

Factor umur adalah

Untuk kedua bantalan (2.16)

Umur nominal Lh adalah

Untuk bantalan bola (2.17)

Untuk bantalan rol (2.18)

𝑓𝑛 = (33,3

𝑛) 1/3

Type equation here.

𝑓𝑛 = (33,3

𝑛) 3/10

Type equation here.

𝑓ℎ = 𝑓𝑛(𝐶

𝑃)

Type equation here.

𝐿ℎ = 500 𝑓ℎ3

Type equation here.

𝐿ℎ = 500 𝑓ℎ10 3⁄

Type equation here.

15

( : sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta

:pradnya paramita )

2.2.4 Sabuk atau V belt

Sabuk-V terbuat dari karet yang mempunyai penampang trapezium,

Tenonan tetoron atau semacam dipergunakan sebagai inti sabuk untuk

membawa tarikan yang besar sabuk ini berfungsi sebagai penerus gerakan dari

poros atau pun transmisi. ( sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan

elemen mesin. Jakarta :pradnya paramita )

Gambar 2.7 tipe sabuk

Untuk menghitung Daya rencana (Pd) dapat dihitung seperti terdapat dalam

(2.19)

Keterangan :

P = daya (kW)

Pd = daya rencana (kW)

Untuk menghitung Momen rencana (T1) dapat dihitung

(2.20)

T1 = 9,74 x 105 x (𝑃𝑑

𝑛1)(kg.mm)

Pd = fc x P (kW)

16

T2 = 9,74 x 105 x (𝑃𝑑

𝑛2)(kg.mm)

v = 𝑑𝑝𝑛1

60𝑥1000

L = 2C + 𝜋

2 ( Dp + dp ) +

1

4𝐶 (Dp - dp)

2

Untuk menghitung Momen rencana (T2) dapat dihitung.

(2.21)

Keterangan :

Pd = daya rencana (kW)

n1 = putaran poros penggerak (rpm)

n2 = putaran poros yang digerakan (rpm)

Untuk menghitung diameter lingkaran jarak bagi puli (dp, Dp) dapat dihitung

(2.22)

Maka Dp = dp x i

Keterangan

dp = diameter jarak bagi puli kecil (mm)

Dp = diameter jarak bagi puli besar (mm)

i = perbandingan putaran

Untuk menghitung kecepatan sabuk dapat dihitung

2.23)

Keterangan:

V = kecepatan puli (m/s)

dp = diameter puli kecil (mm)

n1 = putaran puli kecil (rpm)

Untuk menghitung panjang keliling (L) dapat dihitung

(2.24)

𝑛1

𝑛2 = ἰ =

𝐷𝑝

𝑑𝑝 =

1

𝑢 ; u =

1

𝑖

17

Untuk menghitung jarak sumbu poros (C) dapat dihitung

(2.25)

Maka b = 2L – 3,14(Dp + dp)

Untuk menghitung sudut kontak (𝜃) dapat dihitung

(2.26)

Faktor koreksi (k𝜃) = 0,99o

( sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta

:pradnya paramita )

2.2.5 Pisau pengupas

Mengupas adalah proses awal dalam mengolah makanan. Supaya proses ini

berjalan lancar, kita membutuhkan pisau pengupas yang tepat . didalam mesin

pengupas nanas ini terdapat elemen yang juga dibutuhkan pada proses

pengupasan yaitu pisau pengupas, pisau pengupas ini berfungsi untuk

mengupas buah yaitu memisahkan bagian kulit buah dengan bagian dagingnya.

Gambar 2.7 pisau pengupas

𝜃 = 180 – 57 (𝐷𝑝− 𝑑𝑝 )

2

𝑐

C = 𝑏+ √𝑏2− 8(𝐷𝑝−𝑑𝑝)

8 (𝑚𝑚)

18

Karena buah nanas yang memiliki daging yang tidak terlalu keras dan mudah

sekali pecah jika mengalami benturan dan gesekan yang keras maka pisau

pengupas ini membentuk huruf V agar pengupasannya bertahap dan menjaga

buah nanas tetap berputar sehingga menghindari resiko buah nanas tersebut

pecah. Untuk menentukan kekuatan pisau atau gaya yang di hasilkan yaitu bisa

mencari gayanya dengan cara

F = m x a (2.27)

F = gaya (N)

m = massa benda (kg)

a = percepatan ( m / s)

( sularso, 1987. Dasar perancangan dan pemilihan elemen mesin. Jakarta

:pradnya paramita )

2.2.6 Rangka dan Chasing

Rangka adalah bagian utama dalam perancangan sebuah mesin, rangka suatu

mesin harus memiliki kekuatan dan harus kokoh agar bisa menahan getaran

getaran atau goncangan goncangan akibat pergerakan semua komponen.

Sedangkan chasing adalah bagian pelindung komponen komponen mesin, Selain

itu Casing sering terbuat dari baja yang memiliki ketebalan yang tipis atau sering

disebut dengan pelat baja.

19

Gambar 2.8 rangka mesin

Untuk menentukan kekuatan rangka maka

F1 F2

A B

C D

𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛 = 𝑀/𝐸 (2.28)

Dimana 𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛 = tegangan ijin suatu bahan (N/mm2)

M = momen lentur (N/mm)

E = modulus elastisitas (mm)

20

2.3 Konsep Desain Mesin Pengupas Nanas

2.3.1 Desain Mesin Pengupas Nanas

Gambar 2.7 Desain Mesin Pengupas Nanas

Mesin pengupas nanas ini akan berkerja ketika motor dialiri listrik

sehingga motor ini akan memutar pulley yang ada pada ujung poros motor

tersebut. Putaran pulley tersebut akan diteruskan oleh sabuk V (V-Belt)

sehingga memutar pulley yang terpasang. Kemudian dan akan menggerakan

rel yang akan membawa nanas masuk kedalam mesin menuju pisau pengupas

nanas dan setelah melalui pisau pengupas maka rel akan membawanya nanas

menuju keluar kembali .

21

2.3.2 Proses Pengupasannya

buah nanas

Gambar 2.8 proses pengupasan

Proses pengupasannya yaitu nanas di tempatkan antara rel atas dan rel bawah

sehingga nanas terjepit dan tidak akan goyang karena nanas tertancap pada gear

pemutar nanas yang menempel pada rel Saat rel bergerak menuju pisau pengupas

bagian gear pemutar nanas akan ikut berputar karena gear pemutar nanas akan

melewati lintasan gear yang membuat gear pemutar nanas dan buah nanas pun ikut

berputar.

Saat rel sudah sampai di pisau pengupas dan nanas dalam keadaan berputar

maka inilah terjadinya proses pengupasan dimana terjadi gesekan antara buah

nanas yang berputar dengan pisau pengupas yang mengakibatkan kulit buah nanas

terkelupas.

22

2.3.3 Menentukan Kapasitas

Untuk mengetahui jumlah kapasitasnya kami melakukan eksperimen teknik

pengupasan mesin pengupas nanas .eksperimen pengupasan nanas ini

menggunakan putaran dan waktu .

Hasil eksperimen kami dalam pengupasan nanas yaitu untuk menentukan

berat rata rata nanas kami melakukan pendataan sebagai berikut:

no Buah nanas Berat (kg)

1 Nanas A 1 kg

2 Nanas B 1,2 kg

3 Nanas C 1,5 kg

4 Nanas D 1,3 kg

Dari data diatas dapat di hitung berat rata ratanya dengan rumus

nilai rata rata =jumlah nilai

banyaknya data

= (1+1,2+1,5+1,3)

4

= 1,25 kg

berat buah nanas rata rata 1,25 kg

untuk pengupasan 1 buah nanas membutuhkan 3 kali putaran dalam waktu

25 detik dengan kedalaman kupasnya sekitar 0,5 cm, Jadi untuk menentukan

kapasitasnya dalam waktu satu jam yaitu

23

1 buah nanas dikupas dalam waktu 25 s

1 jam sama dengan 3600 s

menentukan kapasitasnya 3600/25 = 144 s

menentukan berat 144 s .1,25 kg =180 kg/jam

jadi kapasitas mesin pengupas nanasnya adalah 180 kg/jam