16

BAB III

METODE PERANCANGAN MESIN

Gambar Desain Mesin Vacuum Frying

17

3.1 Perancangan Mesin Vacuum Frying

3.1.1 Diagram Alir Perancangan

Flowchart adalah sebagai alur logika perancangan pada suatu alat

•

Mulai

Sumber-sumber

masukan

Tinjauan pustaka

Perancangan alat

Pembuatan

gambar kerja

Penyediaan bahan

Proses pemesinan

Assembling

Evaluasi alat

Pengujian

alat

selesai

18

3.2 Mesin Vaccum Frying

Dalam bidang pertanian saat ini, buah rambutan para petani saat panen

raya tiba tidak bisa diolah karena keterbatasan alat atau mesin. Sehingga para

petani buah hanya bisa menjual buah dalam nentuk saegar saja. Dengan adanya

mesin vaccum frying ini diharapkan dapat memberikan solusi pada bidang

pertanian dimana dapat meberi inovasi olahan buah yang bervariasi yaitu untuk

menambah pengahsilan yang labih. Ide ini adalah pendekatan analisa kebutuhan

masyarakat terutama petani yang didefinisikan dengan suatu uraian :

“Mesin Vaccum Frying Dengan Bahan Baku Umbi Talas’’

Sedangkan batasan rancangan sebagai persyarat pengguna ditetapkan

sebagai berikut :

⎻ Mesin dapat dioperasikan dengan mudah

⎻ Dari segi ekonomi murah dan terjangkau

⎻ Komponen tidak banyak

⎻ Harga bersaing dengan produk sebelumnya

⎻ Dimensi proposional

⎻ Mudah dalam perawatan

⎻ Aman

3.3 Fungsi Mesin Vacuum Frying Dengan Bahan Baku Umbi Talas

Fungsi mesin vacum frying adalah menghisap kadar air dalam talas

dengan kecepatan tinggi agar pori-pori tidak cepat menutup, sehingga kadar air

dalam talas dapat diserap dengan sempurna. Prinsip kerja dengan mengatur

keseimbangan suhu dan tekanan vakum. Untuk menghasilkan produk kripik talas

dengan kualitas yang bagus dalam artian warna, aroma, dan rasa tidak berubah.

19

Mesin Vaccum Frying

Dengan Bahan Baku Umbi

Talas

3.4 Blok Fungsi

Pada blok fungsi ini dapat dideskripsikan sebagai aliran energi, aliran

material dan aliran informasi, yang digambarkan sebagai blok fungsi dengan

aliran masuk dan aliran keluar. Jenis energi dapat berupa energi mekanik, listrik

atau termal. Ketika energi tersebut dapat dialirkan maka dapat dismpan,

ditransformasi, dialihkan dan lain-lain.

umbi talas

Keripik talas

Energi

Gambar 3.1 Blok Fungsi

3.5 Diagram Blok Perancangan Alat

Pada diagram ini akan menjelaskan secara umum komponen yang terdapat

pada mesin produksi kertas mulsa sebagai berikut :

umbi talas

Keripik talas

Energi

Rak

penampung tabung vacuum

Motor listrik

LPG

kompor

20

Gambar 3.2 Diagram Blok Perencangan Alat

Dari diagram blok fungsi diatas dapat dilihat dimana fungsi terlebih

dahulu didefinisikan sebagai fungsi keseluruhan, kemudian dikembangkan

menjadi sub-fungsi yang akan dilakukan pada produk yang nantinya akan dibuat.

3.6 Diagram Alir Perancangan Prototype Mesin Vacuum Frying

Diagram alir perancangan merupakan suatu proses kelanjutan dari diagram

alir konsep diatas. Diagram alir perancangan ini menyangkut proses perancangan

part hingga gambar detail akhir.

3.6.1 Komponen Mesin Vacuum Frying

Mesin penggorengvakum mesin produksi untuk

menggoreng berbagai macam umbi, buah dan sayuran dengan cara

penggorengan vakum. Bagian-bagian dari alat penggorengan

vakum adalah :

1. Pompa Vakum (Saluran hisap uap air, water-jet, pompa

sirkulasi, saluran air pendingin dan pengukur vakum).

Pompa tidak menggunakan element bergerak. Penghisapan

menggunakan fluida pendorong yang bekrja dengan prinsip

venturimeter. Fluida pendorong dapat berupa air, uap air

dan gas takan tinggi yang dilewatkan pada nosel. Energi

tekan nosel diubah menjadi energi gerak. Tingginya

kecepatan akan menghasilkan hisapan diujung nosel tempat

memancarnya fluida. Injektor yang menggunakan air

sebagai fluida penggerak disebut dengan water jet.

2. Ruang Penggoreng (Tabung penggoreng, tuas pengaduk,

keranjang penampung bahan). Bagian ini adalah tempat

21

pemanasan minyak yang dapat dilengkapi dengan keranjang

untuk pengangkat dan pencelup bahan yang digoreng.

3. Bak air bagian ini untuk digunakan untuk menampung atau

wadah tempat air yang akan digunakan untuk proses

pemvakuman yang menngunakan pompa air sebagai

motornya.

4. Pengendali operasi. Bagian ini untuk mengendalikan suhu

dan tekanan operasi.

5. Pemanas (sumber panas). Bagian ini berfungsi untuk

memanaskan minyak. Untuk industri kecil sebaiknya

menggunakan gas sebagai bahan bakar pemanas.

3.7 Prinsip Solusi

Langkah selajutnya adalah pencarian prinsip solusi untuk sub-fungsi

metode yang digunakan adalah metode kombinasi yaitu dengan

mengkombinasiakan semua solusi yang ada dalam bentuk matriks. Adapun

prinsip solusi sebagaimana terlihat pada tabel 3.1 Bustami Ibrahim, Hary Sukma

Pradinata (2015).

Tabel 3.1. Matrik Solusi

NO

Prinsip Solusi Dan

Sub Fungsi

1

2

3

A

Motor penggerak

B

Bentuk - Bentuk

Frame

22

C

Bentuk – Bentuk

Tabung

D

Nozlee

E

Kontrol Pnel

F

kompor

3.8 Mengkombinasikan Dan Menetapkan Prinsip Kerja Yang Cocok

Penentuan kombinasi ditujunjukan dengan tabel pemilihan variasi struktur

fungsi untuk mesin vacuum fring, pada tabel dibawah ini terdapat pemilihan dari

sub-fungsi sehingga menjadi prinsip solusi secara keseluruhan yang

memungkinkan untuk diwujudkan dengan memilih kriteria pemilihan dengan

benar. Dari tabel dibawah, didapatkan alternative solusi perancangan mesin

vacuum frying sebagai berikut :

KONSEP 1 = A1 + B2 + C1 + D1+ E1 + F1

KONSEP 2 = A3 + B3 + C3 + D1+ E1 + F2

KONSEP 3 = A1 + B2 + C1 + D1+ E2 + F1

23

3.9 Konsep Produk

Konsep – konsep produk yang telah diperoleh dari matrik solusi diatas,

yaitu konsep produk yang mungkin dibuat akan dikembangkan dalam bentuk

sketsa. Diharapkan dengan membuat sketsa dari konsep – konsep produk tersebut

maka akan dapat dianalisa konsep produk yang paling cocok untuk dikembangkan

baik dari segi kegunaan, kemudahan operasional maupun dari segi biaya

pembuatannya.

3.9.1 Pengembangan konsep produk pertama

Sketsa dari konsep mesin vacuum frying yang pertama dapat

dilihat pada gambar berikut :

Gambar 3.3 Skets konsep produk pertama

Keterangan :

Konsep ini memiliki desain yang simple dan komponen yang

sedikit, akan tetapi punya kualitas yang bagus. Kekuranagan dari desain

ini, masih menggunakan system pengaduk yang masih maual, sehingga

memerlukan energi manusia sebagai energi pengaduknya.

24

3.9.2 Pengembangan konsep produk kedua

Sketsa dari konsep mesin vacuum frying yang kedua dapat dilihat

pada gambar berikut :

Gambar 3.4 Skets konsep produk kedua

Keterangan :

Konsep ini menggunakan system pengaduk otomatis, yang

mana sistempengaduk ini memerlukan motor listrik, sehinggga

proses pengadukan bisa lebih efisien. Akan tetapi desain ini

memerlukan komponen dan bahan yang lebih banyak.

3.9.3 Pengembangan konsep produk ketiga

Sketsa dari konsep mesin vacuum frying yang ketiga dapat dilihat

pada gambar berikut :

25

Gambar 3.4 Skets konsep produk ketiga

Keterangan :

Konsep ini hampir sama dengan konsep yang pertama, akan tetapi

bagian tabung dari konsep ini memiliki tutup tabung yang besar sehingga

pada saat memasukkan bahan akan lebih mudah, akan tetapi kelemahan

dari konsep ini bagian penutup tabung mudah bocor.

3.10 Pemilihan Model Rancangan Mesin

Pemilihan model ini bertujuan untuk mendapatkan desain rancangan yang

sesuai untuk kebutuhan yang diperlukan. Dengan memilih model desain ini dapat

menentukan efesiensi dari kerja mesin, sehingga mesin dapat bekerja dengan baik.

Penilaian ini untuk menunjukkan kelebihan dan kekurangan desain sebelumnya.

Untuk pemilihan konsep produk diperlukan beberapa langkah yang harus

dilakukan antara lain :

Langkah 1 : Menyusun Kriteria Untuk Membandingkan Konsep Produk

Kriteria perbandingan ini disusun berdasarkan hal yang harus

dipenuhi dan disusun berdasarkan prioritasnya untuk konsep produk yang

dirancang.

26

Kriteria-kriteria pemilihan yang perlu diperhatikan adalah :

• Pengoperasian mudah, diharapkan pengoperasiannya semudah

mungkin oleh pengguna.

• Biaya pembuatan, diharapkan biaya yang dikeluarkan untuk

memproduksi mesin vacuum frying harus seminimal mungkin.

• Pemeliharaan mudah, diharapkan perawatannya tidak begitu sulit

dan spare part mudah untuk didapatkan.

• Komponen tidak banyak, diinginkan alat ini tidak memiliki

komponen yang begitu banyak, sehingga akan memudahkan

perakitan, pemeliharaan serta dapat menurunkan biaya produksi.

Langkah 2 : Pemilihan konsep – konsep produk yang dibandingkan

Dari matrik solusi telah didapat tiga buah konsep produk yang

mungkin dibuat, ketiga konsep inilah nantinya akan saling dibandingkan.

Langkah 3 : Pemberian skor

Ketiga buah konsep tersebut dibandingkan dengan pemberian skor

untuk masing-masing konsep. Jika dianggap dapat memenuhi keinginan

pengguna lebih baik maka diberi skor tertinggi, jika kemampuannya

dianggap lebih buruk diberi skor terendah.

Langkah 4 : Menjumlahkan skor

Setelah setiap kriteria diberi skor untuk tiap-tiap konsep produk

maka skor-skor tersebut dijumlahkan. Berikut ini ditampilkan tabel

pengambilan keputusan sesuai ketiga konsep yang telah dibuat

27

Tabel 3.2 Pemilihan Desain Mesin

No

Kriteria seleksi

konsep

Bobot 1 2 3

1 Pengoperasian mudah 25 20 20 15

2 Biaya pembuatan 30 20 25 20

3 Pemeliharaan mudah 3 25 28 25

4 Komponen tidak

banyak

15 10 10 10

Total 100 75 83 75

3.11 Pemilihan Model Rancangan Mesin

Pemilihan model ini bertujuan untuk mendapatkan desain rancangan yang

sesuai untuk kebutuhan yang diperlukan. Dengan memilih model desain ini dapat

menentukan efesiensi dari kerja mesin, sehingga mesin dapat bekerja dengan baik.

Penilaian ini untuk menunjukkan kelebihan dan kekurangan desain sebelumnya,

sudah di tentukan bahwa desain varian kedua lah yang sesuai dengan kriteria.

Kriteria-kriteria pemilihan yang perlu diperhatikan adalah:

⎻ Maintenance, dimaksudkan mesin dapat dibongkar-pasang dengan lebih

mudah, baik saat penggantian bagian mesin yang rusak ataupun penyetelan

pada bagian mesin. Efesiensi waktu dapat lebih baik karena bongkar-

pasang dapat dilakukan lebih singkat.

⎻ Ekonomis, nilai jual mesin dapat ditekan dengan tidak mengurangi

kekuatan mesin dan mesin masih dapat beroperasi dengan baik.

Tabel 3.3. Pemilihan Desain Mesin

Kriteria

Bobot

Mekanisme Alat

Tabung Nozzle

Rank rank

Modifikasi 30% 3 Baik 3 Baik

28

Maintenance 35% 3 Baik 3 Baik

Ekonomis 35% 2 Sedang 3 Baik

Total 100%

Keterangan penilaian keseluruhan mesin :

• Baik = 3

• Sedang = 2

• Buruk = 1

Dari keterangan diatas maka di pilihlah konsep desain nomor 2 sesuai

kebutuhan masyarakat untuk membuat kripik buah.

3.12 Spesifikasi Perancangan Mesin vacuum frying

Proses perancangan merupakan urutan langkah pengerjaan dari

perencanaan sampai menjadi desain yang dikehendaki sesuai dengan ukuran yang

telah direncanakan. Di dalam perancangan harus memperhatikan efesiensi waktu,

kemudahan pengerjaan dan faktor perakitan, proses pengerjaan ini berfungsi

sebagai petunjuk bagi operator membuat suatu komponen.

1. Rangka

Pembuatan frame ini berguna sebagai dudukan / penyangga dan

part-part lainnya. Dalam penentuan dimensinya, frame dipengaruhi oleh

getaran, dan beban yang akan di tompangnya.

Jumlah : 1

Bahan : Baja Siku L (JIS G 3101)

2. Tabung

29

Tabung merupakan komponen yang paling utama dimana bahan

dari tabung harus dapat tahan terhadap perlakuan panas dari proses

penggorengan.

Jumlah : 1

Bahan : stenliss steel 3 mm

3. Poros

Poros merupakan tempat dimana beban yang diterima dari rak yang

menopang tempat material yang akan di goreng, sehingga perhitungan

poros ditentukan memiliki kemampuan dalam mengatasi ketahanan

terhadap kelelahan (fatique).

Jumlah : 1

Bahan : Baja S45C

4. Penampung ( rak )

Rak merupakan suatu wadah untuk menempung bahan material

pada saat penggorengan

Jumlah : 1

Bahan : stinless steel berlubang dengan tebal 2 mm

5. bak air

Bak air merupakan tempat penempung air yang digunankan pada

pada alat vacuum frying

Jumlah : 1

Bahan : stainless steel dengan tebal 2 mm

30

3.13 Konsep Perancangan Mesin vacuum frying

Konsep yang telah terpilih kemudian dikembangkan dan konsep inilah

yang akan dibuat sebagai mesin vacuum frying. Adapun gambar konsep terpilih

adalah sebagai berikut :

Gambar 3.11 Prototype Mesin vacuum frying

3.14 Mekanisme Kerja Prototype Mesin vacuum frying

Sistim kerja mesin penggorengan vakum adalah buah atau sayuran

digoreng pada mesin penggorengan vakum, dengan medium minyak goreng.

Pemanasan minyak goreng disetting pada suhu rendah. Pemanasan ini

menggunakan bahan bakar LPG. Untuk mempercepat penggorengan, maka

dilakukan penyedotan kandungan air pada buah dengan cara pemvakuman.

Pemvakuman ini menggunakan pompa khusus, dengan tenaga listrik.

Suhu penggorengan terkontrol otomatis (60-80) °C. Suhu yang terjaga

rendah ini, menjadikan produk Anda tidak gosong, sehingga warna sesuai aslinya.

Suhu juga bisa Anda atur sesuai keinginan, baik diturunkan atau dinaikkan.

31

Misalnya saja, jika Anda ingin menggoreng bahan lain, yang suhunya butuh lebih

rendah ataupun lebih tinggi.

3.15 Aplikasi Penggunaan Penggoreng Vakum

Vacuum frying digunakan untuk bahan dengan kadar air tinggi dan kadar

glukosa yang tinggi, hal ini dikarenakan pada bahan – bahan yang digoreng

menggunakan penggoreng biasa dengan kadar gula yang tinggi (Indocitrago,

2010). Pada bahan seperti pada buah nangka dan mangga serta wortel, maka hasil

keripik yang digoreng tidak akan renyah dan akan menjadi seperti jelly serta

berubah warna menjadi coklat karena reaksi mailard yang terjadi antara gula dan

panas tinggi pada suhu penggorengan.

Aplikasi lain yakni digunakan untuk menggoreng bahan dengan

kandungan volatil tinggi seperti aroma dan pigmen yang sensitif panas. Karena

titik didih minyak yang rendah serta bertekanan membuat aroma tidak menguap

dari bahan dan hanya air saja yang menguap secara berangsur –angsur.