edamame - media.unpad.ac.idmedia.unpad.ac.id/thesis/240110/2006/240110060041_2_9488.pdf ·...

FTIP001656/019

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G

Tidak diperkenankan m

engumum

kan, mem

ublikasikan, mem

perbanyak sebagian atau seluruh karya inidalam

bentuk apapun tanpa izin tertulis


engutip sebagian atau seluruh karya ini tanpa menyebut dan m

encantumkan sum

ber tulisan

Pengutipan hanya diberikan bagi kepentingan akadem

ik, penelitian, penulisan karya ilmiah dan penyusunan laporan

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sifat Fisik Tanaman Edamame

Edamame merupakan tanaman semusim berupa semak rendah, tubuh

tegak, berdaun lebat, dengan beragam morfologi. Tinggi tanaman berkisar antara

30 sampai lebih dari 50 cm, dapat bercabang sedikit atau banyak tergantung

kultivar dan lingkungan hidupnya. Daun pertama yang keluar dari buku sebelah

atas kotiledon berupa daun tunggal berbentuk sederhana dan letaknya

berseberangan (unifoliolat). Daun-daun yang terbentuk kemudian adalah daun-

daun trifoliolat (daun bertiga) dan seterusnya. Ukuran, warna dan berat benih

edamame bervariasi ( Samsu, 2003), yakni:

1. Mempunyai berat antara 30-56 gram/100 biji;

2. Warna kuning hingga hijau;

3. Berbentuk bulat hingga bulat telur dan;

4. Warna hilum gelap hingga terang warna bunga varietas Ryokkoh putih,

sedangkan varietas edamame lainnya umumnya berwarna ungu.

Biji kedelai terdiri dari dua bagian atau keping biji yang dinamakan

kotiledon yang isinya kebanyakan adalah protein dan minyak. Berfungsi sebagai

pemasok makanan kecambah sampai berumur 14 hari setelah tanam (HST). Di

antara kotiledon terdapatcalon batang dan akar (Radix). Membran pelindung biji

(seed coat) berfungsi sebagai pelindung terhadap infeksi cendawan dan bakteri

sebelum dan sesudah tanam. Oleh karena itu, benih kedelai yang kulit bijinya

sudah pecah (atau rusak) sering kali tidak akan dapat berkecambah dan tumbuh

berkembang secara normal dan sehat. Umumnya biji kedelai mengandung minyak

18-20%, protein 40%, dedak 8%, dan kadar air 13%. Biji edamame merupakan

biji tanaman leguminosa, berbentuk bulat atau lonjong (oval), berwarna kuning

dan ada yang hitam, serta mempunyai hilum berwarna kecokelatan., Biji kedelai

mempunyai variasi warna hilum seperti yang tampak dalam. Biji yang hilumnya

berwarna terang atau tidak berwarna adalah jenis kedelai yang lebih disukai dalam

kaitannya dengan gizi bagi manusia.

FTIP001656/020

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



7

Edamame memiliki bentuk polong yang hampir sama dengan kedelai,

tetapi berukuran lebih besar, rasa yang lebih manis, tekstur yang lebih lembut, dan

lebih mudah dicerna. Klasifikasi botani tanaman edamame adalah sebagai berikut:

Sumber: dokumentasi pribadi, 2011

Gambar 2. Kacang Kedelai Edamame

Tabel 1. Klasifikasi Taksonomi EdamameDivisi : SpermatophytaSub divisi : AngiospermaeKelas : DicotyledonaeOrdo : PolypetalesFamili : LeguminoceaeSub Famili : PapilionoideaeGenus : GlycineSpesies : Glycine

Sumber: (Samsu, 2003)

Jepang mengklasifikasikan edamame sebagai tipe musim panas dan tipe

musim gugur. Hampir semua varietas edamame musim panas memiliki sifat

sensitif terhadap temperatur, sedangkan tipe musim gugur, sejumlah kecil

varietasnya sensitif terhadap panjang hari. Edamame tipe musim panas ditanam

pada musim semi dan dipanen belum matang setelah 75 hingga 100 hari,

sedangkan tipe musim gugur ditanam pada awal musim panas dan dipanen 105

hari setelah tanam atau lebih.

FTIP001656/021

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



8

Menurut Samsu (2003), Kultivar edamame yang pernah dikembangkan di

Indonesia diantaranya Ocumani, Tsurunoko, Tsurumidori, Taiso, dan Ryokkoh.

Kultivar edamame yang pernah ditanam di Indonesia tersebut mempunyai bobot

biji yang relatif sangat besar. Biji tanaman kedelai (grain soybean) dikatakan

berbiji sedang, bila bobot berat 100 biji antara 11-13 gram, dan besar bila bobot

berat lebih dari 13 gram. Saat ini kultivar yang dikembangkan untuk produk

edamame beku adalah varietas Ryokkoh yang mempunyai bobot berat per 100 biji

antara 40-56 gram.

Sentral produksi dan budidaya kacang kedelai edamame di Indonesia

terdapat di Jember, di mana pada tahun 2010 total ekspor yang telah dikirim

dalam bentuk produk beku segar ke negara Jepang sebesar 3000 ton (PT Mitra

Tani, 2008). Akan tetapi, jumlah tersebut hanya bisa memenuhi 3% dari

kebutuhan edamame di negara Jepang. Karakteristik kualitas edamame yang

dikehendaki pasar internasional utamanya di Jepang (AVRDC, 1991) adalah:

Tabel 2. Karakteristik Kualitas EdamameNo Kriteria1 Ukuran polong antara 1,2-1,5 cm (lebar) dan 4,5-5,0 cm (panjang).2 Polong sehat isi 2-3 biji per polong atau ± 165 polong per 0,5 kg3 Polong berwarna hijau segar4 Polong hasil panen pada stadia R-6 (berbiji penuh)5 Rasa manis

6Tidak tercampur benda lain seperti plastik, daun, tangkai dan benda bendaasing lainnya

7 Tidak mengandung bahan-bahan bersifat beracun8 Tanpa cacat

9Tidak mengandung bakteri atau cendawan patogen yang melebihi batasyang dapat ditoleransi berkaitan dengan kesehatan manusia

Sumber: (AVRDC, 1991)

2.1.1.Kadar Air

Kadar air bahan hasil pertanian memegang peranan sangat penting dalam

menjaga kualitas dari bahan hasil pertanian. Terjadinya kerusakan pada bahan

hasil pertanian selepas panen secara biologi, fisiologis, dan kimia disebabkan

karena masih tingginya kadar air bahan.

FTIP001656/022

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



9

Sifat kacang kedelai mampu menyerap air cukup banyak dan dapat

menyebabkan beratnya naik menjadi dua kali lipat, dengan sifat biji yang keras

dan daya serap air tergantung ketebalan kulit ari. Kulit ari inilah yang ingin

dikupas secara mekanis dengan semaksimal mungkin tidak membelah kedelai

apalagi merusak kedelai. Sehingga mutu dari kacang kedelai baik dengan bentuk

yang baik dan tetap utuh. Dari permasalahan tersebut maka, diperlukannya mesin

pengupas kulit ari kacang kedelai dengan cara mekanis yang sederhana dan

mudah pengoperasiannya, dimana dapat dioperasikan dengan mudah, sederhana,

menggunakan penggerak tangan sehingga dapat dioperasikan oleh setiap orang

tanpa harus memiliki keterampilan khusus (Annas, 2002). Kandungan kadar air

pasca panen antara 13% - 16% (SNI 01-3922-1995). Selain itu terdapat Syarat

mutu kedelai :

a) Bebas hama penyakit

b) Bebas bau busuk, asam, apek, dan bau asing lainnya

c) Bebas dari bahan kimia, seperti : insektisida dan fungisida

d) Memiliki suhu normal

2.1.2. Bentuk dan Ukuran

Bentuk dan ukuran bahan hasil pertanian merupakan dua karakteristik

yang tidak dapat dipisahkan. Keduanya diperlukan untuk mengetahui karakteristik

fisik suatu bahan. Ada beberapa kriteria yang dapat digunakan untuk menjelaskan

bentuk dan ukuran bahan hasil pertanian diantaranya dari bentuk acuan,

kebulatan, dimensi sumbu, serta kemiripan bahan hasil pertanian terhadap benda-

benda geometri tertentu.

Gambar 3. Penampang Kedelai Basah (Suryawinata, 2006)

FTIP001656/023

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



10

Biji kedelai memiliki diameter rata-rata sebesar 7 mm, dan massa rata-rata

15 gram/100 butir, berwarna cokelat muda atau kuning dan terdapat titik

kecambah. Bentuk yang mendekati bundar (roundness) sehingga biji kedelai

relatif memiliki bentuk yang homogen. Hasil dari proses pengupasan kacang

kedelai sendiri diperoleh kulit arinya, kulit ari dari kacang kedelai juga

mengandung cukup banyak protein sekitar 30 persen. Oleh karena itu kulit ari ini

juga digunakan sebagai pakan ternak (Suryawinata, 2006 ).

2.1.3.Volume, Densitas dan Specific Gravity

Dalam penanganan bahan hasil pertanian istilah densitas dibedakan

menjadi dua macam yaitu densitas massa atau kerapatan massa (mass density) dan

densitas kamba atau kerapatan kamba (bulk density). Kerapatan massa adalah

kerapatan bahan yang diukur tanpa menyertakan ruang-ruang kosong diantara

bahan atau dengan pengertian lain perbandingan antara massa sebuah bahan

dengan volumenya. Sedangkan kerapatan kamba adalah kerapatan bahan yang

diukur degan menyertakan ruang kosong diantara bahan atau dengan pengertian

lain perbandingan antara massa bahan dengan volume bahan beserta ruang-ruang

kosong diantara bahan (Zain dkk., 2005).

Menurut Mohsenin dalam Juliandra (2006), kerapatan kamba dinotasikan

dengan ρ (rho) merupakan salah satu parameter dan karakteristik dari bahan

pertanian berupa butiran atau biji. Pengertian kerapatan kamba adalah

perbandingan bobot bahan dengan volume ruang yang ditempatinya, termasuk

ruangan kosong diantara butiran bahan. setiap bahan pertanian berbentuk butiran

atau biji memiliki kerapatan kamba dalam menempati suatu ruang yang

ditempatinya, nilai kerapatan kamba (bulk density) kedelai 450 kg/m3.

FTIP001656/024

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



11

2.1.4.Sudut Repos (angle of repose)

Karakteristik friksi yang perlu diketahui dalam perancangan mesin-mesin

dari bahan pertanian terutama biji-bijian adalah sudut repos (angle of repose).

Biasanya sudut repos diperlukan untuk menentukan sudut kemiringan corong

pengumpan (hoper).

Sudut repos adalah sudut yang terbentuk antara bidang datar dan bidang

miring dari sebuah segitiga pada saat bahan curuh (biji-bijian) mulai bergerak

jatuh bebas. Nilai sudut repos dari suatu bahan dipengerahui oleh bentuk, ukuran,

kadar air, dan orientasi bahan (Zain dkk., 2005). Menurut Stahl dalam Hilmi

(2010), nilai sudut repos (angle of repose) untuk bahan pertanian berbeda-beda.

Kedelai memiliki nilai sudut repos sebesar 16 0 pada peralatan pengupasan.

2.2 Komponen Mesin Pelecet Kacang Kedelai Edamame

Mesin Pelecet Kulit Kedelai Edamame terdiri dari lima bagian utama, yaitu

Unit Pelecet Kedelai, Unit bak penampung (hopper), Unit bak penampung air,

Unit saluran pengeluaran, dan rangka. Masing-masing mempunyai fungsi yang

berbeda. Mesin pelecet kulit kedelai edamame ini dirancang untuk melecetkan

kulit kedelai edamame sehingga terpisah antara biji dengan kulitnya.

Keterangan :1. Unit pelecet kedelai 3. Unit bak penampung air 5. Rangka2. Unit Bak Penampung (hopper) 4.Unit saluran pengeluaran

Gambar 4. Mesin Pelecet Kulit Kedelai edamame (LIPI, 2010)

FTIP001656/025

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



12

Tabel 3. Spesifikasi Mesin pelecet kulit kedelai edamameNama Spesifikasi Mesin Pelecet Kulit Kedelai Edamame

Fungsi Mengupas kulit ari kedelai edamameDimensi Panjang (mm) 525

Lebar (mm) 540Tinggi (mm) 1060

Tenaga penggerak Merek / Model Motor Listrik 1 phaseDaya (HP) 0,5 HP/0,37 kW

-Kapasitas 40 kg/jamDirancang B2PTTG LIPI 2009Dipabrikasi B2PTTG LIPI 2009

Sumber: (LIPI, 2010)

2.2.1 Unit Pelecet Kedelai

Unit pelecet kedelai ini berfungsi sebagai tempat pelecetan kedelai

edamame, berupa dua buah silinder yang memiliki permukaan halus sehingga

kulit ari dari biji kedelai edamame tidak hancur. Besarnya celah antara silinder

pelecet dapat diatur sesuai dengan karakteristik kedelai edamame yang akan

dileceti, sehingga kedelai edamame dapat terleceti tanpa menyebabkan pecah dan

hancurnya biji kedelai edamame. Besarnya rpm silinder juga sangat berpengaruh

terhadap hasil output.

Sumber. Dokumentasi pribadi, 2011

Gambar 5. Unit pelecet kedelai

FTIP001656/026

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



13

2.2.2 Unit Bak Penampung

Unit bak penampung (hopper) berfungsi sebagai saluran pemasukan dan

tempat mengarahkan bahan menuju silinder pelecet. Pada unit bak penampung ini

memiliki kapasitas ± 1 Kg. Unit bak penampung (hopper) ini berbentuk limas

dengan dimensi bagian atas 205 x 205 x 95 mm, dan bagian bawah 95 x 95 mm

dengan tebal plat 1 mm.

2.2.3 Unit Bak Penampung Air

Unit bak penampung air terletak pada bagian bawah dari mesin pelecet

kulit kedelai edamame, Unit bak penampung air ini berfungsi sebagai tempat

menampung air yang nantinya air akan dipompa untuk disalurkan ke nozzle yang

terdapat pada unit pelecet. Sisa air yang sudah di pompa akan masuk lagi kedalam

bak penampung air dan disitu akan terjadi sirkulasi air, sehingga dalam mesin ini

tidak membutuhkan banyak air. Unit bak penampung air ini memiliki dimensi 555

x 525 x 450 mm dengan tebal plat 5 mm. Kapasitas air yang dapat ditampung

pada unit bak penampung air sebesar 131 liter.

2.2.4 Unit Saluran Pengeluaran

Unit saluran pengeluaran ini berfungsi untuk menampung dan

menyalurkan hasil dari pelecetan kedelai edamame. Unit saluran pengeluaran

berdimensi 240 x 129 x 90 mm dengan kemiringan 22o dan tebal plat 1 mm.

2.2.5 Rangka

Rangka berfungsi sebagai tempat melekatnya seluruh komponen yang ada

pada mesin pelecet kedelai edamame. Kerangka ini dibuat lebih kuat agar dapat

menopang beban yang cukup berat. Unit rangka terbuat dari besi siku berukuran

40 x 40 mm dengan ketebalan 4 mm.

FTIP001656/027

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



14

2.3 Analisis Teknik Mesin

Analisis teknik mesin adalah evaluasi terhadap elemen-elemen mesin

untuk mengetahui kesesuaian antara perencanaan dan pemilihan elemen-elemen

yang digunakan pada suatu mesin agar diperoleh suatu mesin yang dapat

berfungsi dengan baik dan tidak mudah rusak. Perencanaan dan pemilihan

elemen-elemen mesin meliputi poros dan pasak, bantalan, sabuk dan puli, rantai,

dan roda gigi. Pada mesin pelecet kulit kedelai edamame ini meliputi kebutuhan

daya penggerak, analisis poros, analisis bantalan, analisis unit transmisi, analisis

kekuatan rangka dan las.

2.3.1. Kebutuhan Daya Penggerak

Kebutuhan daya yang diperlukan oleh mesin pengupas kulit ari kedelai

merupakan semua daya yang diperlukan oleh mesin dalam menjalankan mesin

dari awal hingga akhir baik penggerak transmisi, putaran silinder dan lain-lain.

Kebutuhan daya untuk menggerakkan mekanisme kerja mesin

pengupasan, perhitungan daya penggeraknya menggunakan Persamaan berikut:

P1 = (2 π Mt. N) / 60..............................................................................(1)

Dimana :

P = Daya yang dibutuhkan motor penggerak (watt)

N = Jumlah putaran puli (rpm)

Mt = Momen puntir (Nm)

Untuk menghasilkan daya tersebut, maka besarnya momen puntir silinder

pengupas dapat menggunakan Persamaan (Hall et. al. 1983) sebagai berikut:

Mt = Ft x R .............................................................................................(2)

Dimana :

Mt = Momen puntir (Nm)

Ft = Gaya tangensial (N)

R = Jari-jari silinder pengupas (m)

Gaya tangensial pada silinder pengupas (Ft) dihitung dengan menggunakan

Persamaan berikut:

FTIP001656/028

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



15

Ft = ...................................................................................................(3)

Dimana :

Ft = Gaya tangensial (N)

I = Momen inersia silinder pejal (kg m2)

ω = Kecepatan putar silinder (rpm)

Kebutuhan daya gesek bahan pada pengupasan dapat menggunakan

Persamaan.

P2 = P3 x μ..............................................................................................(4)

Dimana :

P2 = Daya gesek (watt)

μ = Koefisien gesek bahan yang digunakan terhadap permukaan silinder

Daya Pengupasan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan.

P3 = Daya dengan beban – Daya tanpa beban....................................(5)

Dimana :

P3 = Daya pengupasan (watt)

Kebutuhan daya penggerak total dapat dihitung dengan persamaan.

Pt = P1+P2...........................................................................................(6)

2.3.2. Analisis Poros

Pada poros akan bekerja gaya-gaya berupa momen lentur dan momen

puntir. Analisis yang akan diakukan terhadap poros meliputi kekuatan dan

diameter poros menggunakan perhitungan poros yang menerima beban puntir dan

beban lentur, karena poros ini meneruskan daya melalui sabuk dan puli. Untuk

analisis tersebut dilakukan perhitungan-perhitungan yang meliputi diameter poros

dan kecepatan kritis poros.

Menurut Sularso dan Suga (1997), daya rencana dapat dihitung dengan

menggunakan Persamaan:

Pd = fc x P..............................................................................................(7)

Dimana :

Pd = Daya yang direncanakan (kW)

FTIP001656/029

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



16

fc = Faktor koreksi daya

P = Daya nominal output motor penggerak (kW)

Momen puntir (momen rencana) dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

T = 9,74 x 10 5 ………………..…………………………..……….(8)

Besarnya deformasi yang disebabkan oleh momen puntir pada poros harus

dibatasi, untuk poros yang dipasang pada mesin umum dalam kondisi kerja

normal, besarnya defleksi puntiran dibatasi sampai 0,25-0,3 derajat (Sularso dan

Suga, 1997). Besarnya defleksi puntiran dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

=584 ...........................................................................................(9)

Dimana :

= Defleksi puntiran (0)

d = Diameter poros (mm)

l = Panjang poros (mm)

T = Momen Puntir (kg.mm)

G = Modulus geser (8,3 x 103) (kg/mm2)

Poros merupakan salah satu komponen penting dalam suatu putaran,

dimana besarnya diameter suatu poros mempengaruhi besarnya putaran. Besarnya

diameter poros dapat dihitung dengan Persamaan:

ds3 = 22 )()(

16ttbb xMKxMK

xSs

………………............................(10)

Dimana :

ds = Diameter poros (mm)

Kb = Faktor koreksi momen lentur Nilai Kb adalah 1,5 untuk poros

dengan momen lentur tetap, 1,5-2,0 untuk beban lenturan ringan,

dan 2,0-3,0 untuk beban tumbukan berat

Mb = Momen lentur maksimal (Nm)

FTIP001656/030

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



17

Kt = Faktor koreksi momen puntir, Nilai Kt adalah 1,0 untuk beban

dikenakan secara halus, 1,0-1,5 jika terjadi sedikit lendutan dan

tumbukan, 1,5-3,0 jika terjadi kejutan atau tumbukan besar

Mt = Momen Torsi (Nm)

Ss = Tegangan geser 50 x 10 6 (kg/mm2)

Nilai Momen torsi yang bekerja dalam perhitungan diameter poros.

Dihitung dengan menggunakan Persamaan:

Mt = ( T1-T2 ) r . ...................................................................................(11)

Dimana :

Mt = Momen Torsi (Nm)

T1 = Tegangan Sisi Kencang Pada Sabuk dan Puli (N)

T2 = Tegangan Sisi Kendor Pada Sabuk dan Puli (N)

r = Jari-Jari Puli (m)

Pada poros dengan putaran tinggi, putaran kritis sangat penting untuk

diperhitungkan. Putaran kritis poros adalah putaran tertinggi yang dapat ditahan

oleh poros. Putaran kritis poros yang dimiliki sebuah benda yang berputar dapat

dihitung dengan menggunakan Persamaan:

ωc =2

.

g

.....................................................................................(12)

Dimana:

ωc = Putaran Kritis Poros

Menurut Sularso dan Suga (1997), demi keamanan maka putaran kerja

poros maksimum tidak boleh melebihi 80% dari putaran kritisnya.

2.3.3. Analisis Pin

Pin merupakan suatu elemen mesin yang dipakai untuk menetapkan

bagian-bagian mesin agar tidak bergeser. Biasanya pin digunakan untuk mengikat

puli atau roda gigi pada poros.

T =P

...............................................................................................(13)

FTIP001656/031

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



18

Dimana :

T = Momen Torsi ( Nm)

P = Daya (watt)

ω = Kecepatan putar (rpm)

Gaya tangensial yang bekerja pada pin yang terletak pada komponen

elemen- elemen mesin dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan sebagai

berikut :

F = T / r....................................................................................................(14)

Dimana :

F = Gaya tangensial (N)

T = Momen torsi (Nm)

r = Jari-jari poros (m)

Untuk menghitung besarnya diameter dari pin yang digunakan pada

bagian-bagian mesin agar tidak bergeser diperoleh dari nilai tekanan yang

diizinkan,

Ps = 2.4/1 d

F

A

F

...............................................................................(15)= ..................................................................................................(16)

Dimana :

Ps = Tekanan yang diizinkan (N/m2)

F = Gaya tangensial (N)

d = Diameter pin (m)

2.3.4. Analisis Bantalan

Bantalan merupakan elemen mesin yang menumpu poros berbeban,

sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus,

aman, dan panjang umur. Bantalan harus cukup kokoh untuk memungkinkan

poros serta elemen mesin lainnya bekerja dengan baik. Jika bantalan tidak

berfungsi dengan baik maka prestasi seluruh sistem akan menurun atau tak dapat

bekerja dengan semestinya (Sularso dan Suga, 1997).

FTIP001656/032

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



19

Beban yang di topang oleh poros ketika proses pengupasan berlangsung

merupakan gabungan dari beberapa berat antara lain beban puli, tegangan tali dan

roda gigi. Nilai beban tersebut dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan:

Fr = w1+w2+w3+ w4 .............................................................................(17)

Beban tersebut merupakan beban radial yang bisa dihitung dengan


Pr = fw x Fr...........................................................................................(18)

Dimana :

Pr = Beban radial yang ditumpu

Fw = Faktor beban, nilainya sebesar 1,1-1,3 untuk kerja biasa

Fr = Beban radial yang dibawa poros

Faktor kecepatan untuk bantalan bola dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

fn =3/1

3,33

n….....................................................................................(19)

Dimana :

fn = Faktor kecepatan

n = Putaran poros

Sedangkan perhitungan faktor umur untuk bantalan dapat dihitung dengan

Persamaan:

Fh = fn

rP

C …………......................................................................(20)

Dimana :

fh = Faktor umur

C = Beban nominal dinamis spesifik (kg)

Pr = Beban ekuivalen dinamis (kg)

Umur nominal untuk bantalan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan sebagai berikut:

Lh = 500. fh3 …………………….....................……………….....(21)

FTIP001656/033

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



20

2.3.5. Analisis Unit Transmisi

Perbandingan transmisi pada sistem transmisi puli-sabuk dapat dihitung

dengan menggunakan Persamaan:

1

2

2

1

D

D

n

ni ...........................................................................................(22)

Dalam menentukan panjang sabuk yang digunakan dapat dihitung dengan


2)(4

1)(

22 pppp dD

CdDCL

................................................(23)

Dimana :

L = Panjang sabuk (mm)

C = Jarak antar dua sumbu poros ( mm )

Massa sabuk dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan:

lAm .. ...............................................................................................(24)

Dimana :

m = Massa sabuk per meter (kg)

A = Luas penampang sabuk ( m2)

ρ = Massa jenis sabuk ( kg/m3)

l = Panjang sabuk (m)

Kecepatan linier dapat dihitung dengan mengunakan Persamaan:

60

.. ndv

...............................................................................................(25)

Dimana :

v = Kecepatan linier sabuk (m/s)

d = Diameter puli ( m )

n = Putaran puli ( rpm )

Sudut kontak sabuk dapat dihiung dengan menggunakan Persamaan:

C

rRarc sin.21801 ....................................................................(26)

FTIP001656/034

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



21

Dimana :

θ1 = Sudut kontak sabuk

R = Jari-jari puli besar (m)

r = Jari-jari puli kecil (m)

C = Jarak antar pusat puli (m)

Bila sabuk-V bekerja meneruskan momen, tegangan akan bertambah pada

sisi tarik T1 ( bagian panjang sabuk yang menarik) dan berkurang pada sisi kendor

T2 (bagian panjang sabuk yang tidak menarik) dapat dihitung dengan Persamaan:

T1 = Maks. Allawable stress x A ........................................................(27)

Sedangkan tegangan sisi kendor T2 dapat dihitung dengan mengunakan

Persamaan:

2sin/.

22

21

fe

mvT

mvT

...............................................................................(28)

Dimana :

T1 = Tegangan pada sisi kencang ( N )

T2 = Tegangan pada sisi kendor ( N )

m = Massa sabuk ( kg )

v = Kecepatan linier ( m/s )

Besarnya daya persabuk dapat ditentukan dengan menggunakan

Persamaan:

P = (T1 -T2 ) v.....................................................................................(29)

Dimana :

P = Daya per sabuk (watt )

Jumlah sabuk yang digunakan dapat dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

P

PN t

s ..................................................................................................(30)

FTIP001656/035

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



22

P

Dimana :

Ns = Jumlah sabuk

Pt = Daya yang tersedia ( Watt )

P = Daya yang ditransmisikan ( Watt)

2.3.6. Analisis Kekuatan Rangka

Gambar 6. Rangka Penopang Beban

Rangka berfungsi sebagai penahan beban yang berada diatasnya dimana

rangka tersebut akan mengalami defleksi dan lengkungan sebagai akibat dari

beban yang di topangnya. Rangka mesin merupakan penyangga atau kedudukan

dari semua komponen mesin, Analisis rangka dihitung berdasarkan lendutan dan

beban kritis yang diizinkan. Pada batang 1 dihitung dengan menggunakan

Persamaan (Singer,1995)

=EI

PL

48

3

..........................................................................................(31)

Dimana :

= Lendutan (mm)

P = Beban yang bekerja pada rangka (kg)

L = Panjang kolom baris (mm)

E = Modulus elastisitas rangka (kg/mm2)

I = Momen inersia rangka (mm4)

FTIP001656/036

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



23

Kemudian lendutan yang terjaddi akibat dari beban yang ditoipang oleh

rangka dibandingkan dengan lendutan izin yaitu:

izin = 1300

1L ………………………….………………………...….(32)

Pada batang 2 kolom jari-jari girasi dihitung dengan menggunakan

Persamaan:

k = ………………………………………………………...…(33)

Dimana :

k = Jari-jari girasi

I = Momen inersia (m4)

A = Luas permukaan batang rangka (m2)

Kemudian dihitung angka kerampingan dengan membagi jari-jari girasi

terhadap panjang kolom. Kolom yang direncanakan merupakan kolom dengan

panjang sedang yang memiliki permukaan melintang yang seragam, sehingga

untuk menghitung beban kritis kolom digunakan Persamaan J.B Johnson (Hall,

1983).

Fcr = Sy A 1 − ( / ) …………………………………………….(34)

Dimana :

Fcr = Beban kritis yang diizinkan (N)

E = Modulus elastisitas (N/m2)

A = Luas penampang kolom (m2)

Sy = Batas patah bahan (N/m2)

L2 = Panjang kolom (m)

C = Nilai konstanta kondisi ujung

2.3.7. Analisis Kekuatan Las

Pengelasan adalah metode pengikat logam dengan leburan. Tipe las yang

digunakan pada mesin ini dalah tipe las temu yang digunakan untuk

menyambungkan bagian siku-siku dari rangka. Kekuatan las ini dapat menopang

FTIP001656/037

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



24

beban rangka jika kekuatan las temu lebih besar dari gaya yang bekerja pada

rangka (Singer, 1995) atau,

F ≤ τ x t x l.............................................................................................(35)

Dimana :

F = Gaya yang bekerja pada rangka (N)

τ = Tegangan izin (N/m2)

t = Tebal bidang las (m)

l = Panjang bidang las (m)

2.4 Uji Kinerja Mesin

Uji kinerja mesin merupakan hasil kerja secara kualitas dan kuantitas yang

dicapai sebuah mesin. Penilaian kinerja mesin pada dasarnya merupakan faktor

kunci guna mengembangkan suatu mesin secara efektif dan efisien untuk

mendapatkan produksi yang optimal. Jika mesin belum memberikan produksi

yang optimal maka dapat dilakukan penyempurnaan terhadap mesin tersebut

dengan memperhitungkan hasil analisis teknik dan uji kinerja mesin tersebut.

2.4.1 Kapasitas Teoritis Mesin

Kapasitas teoritis mesin harus diketahui agar dapat mengetahui efisiensi

mesin. Besarnya efisiensi mesin merupakan indikasi keberhasilan kerja suatu

mesin, apabila kapasitas teoritis mesin lebih kecil daripada kapasitas aktualnya

berarti mesin tersebut belum mencapai performansi maksimumnya. Berikut rumus

perhitungan kapsitas teoritis mesin pelecet kacang kedelai edamame dapat dilihat

di bawah ini :

Kt = π x d x ρ x N x l x P x 60 x Cc......................................................(36)

Dimana :

Kt = Kapasitas teoritis pengupasan (kg/jam)

d = Diameter silinder (m)

P = Jarak celah silinder (m)

N = Jumlah putaran silinder per menit yang kecil (rpm)

FTIP001656/038

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



25

ρ = Kerapatan kamba kedelai edamame basah (kg/m3)

l = Lebar silinder (m)

Cc = Koefisien kontraksi

2.4.2 Kapasitas Aktual Mesin

Kapasitas aktual mesin adalah kemampuan yang dimiliki mesin untuk

menghasilkan polong kacang kedelai edamame dalam selang waktu tertentu.

Perhitungan kapasitas aktual mesin pelecet kacang kedelai edamame adalah

e

sa t

mK ........................................................................ (37)

dimana:

Ka = kapasitas aktual mesin (kg/jam)

ms = massa polong kacang kedelai edamame hasil pengupasan (kg)

te = waktu pengupasan (jam)

2.4.3 Efisiensi Mesin

Efisiensi mesin adalah perbandingan kapasitas aktual mesin terhadap

kapasitas teoritis mesin. Efisiensi dapat dihitung dengan persamaan:

100%xK

Kηm

am ............................................................(38)

dimana:

ηm = efisiensi mesin (%)


Km = kapasitas teoritis mesin (kg/jam)

2.4.4 Kebutuhan Daya Listrik

Kebutuhan daya listrik diukur untuk mengetahui daya yang dikeluarkan

oleh motor penggerak. Kebutuhan daya listrik dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan sebagai berikut:

FTIP001656/039

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



26

motormotori IVP ............................................................(39)

dimana:

Pi = kebutuhan daya listrik (kW)

Vmotor = tegangan pada motor listrik (V)

Imotor = kuat arus pada motor listrik (A)

2.4.5 Kebutuhan Energi Spesifik Pengupasan

Kebutuhan energi spesifik pengupasan dihitung untuk mengetahui jumlah

energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1 kg polong kacang kedelai

edamame hasil pengupasan. Perhitungan kebutuhan energi spesifik pengupasan

dilakukan menggunakan persamaan berikut:

Es =a

icf

K

Pt .....................................................................(40)

dimana:

Pi = kebutuhan daya listrik (kW)


Es = kebutuhan energi spesifik pengupasan (kJ/kg)

tcf = faktor konversi (3600 detik/jam)

2.4.6 Rendemen Pengupasan

Pengertian rendemen secara sederhana adalah persentase hasil bagi antara

massa polong kacang kedelai edamame yang dihasilkan dengan massa bahan yang

diolah. Rendeman dalam kaitannya dengan usaha kerja pengolahan kacang

kedelai edamame menjadi polong kacang kedelai edamame, secara matematis

dapat dirumuskan dengan :

Rd = 100%m

m

t

s ............................................................(41)

FTIP001656/040

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



27

dimana:

Rd = rendemen pengupasan (%)

ms = massa polong kacang kedelai edamame hasil pengupasan (kg)

mt = massa bahan yang dikupas (kg)

2.4.7 Indeks Performansi (Performance Index)

Performance index merupakan angka yang menunjukkan besarnya nilai

kerja unit suatu mesin. Besarnya nilai indeks performasi berkisar 0-1 dan nilai

terbaik mendekati satu (Herwanto, dkk. 1999). Performance index untuk mesin

pengupas .

Dalam proses pengupasan kulit kacang kedelai edamame yang dihasilkan

yaitu biji edamame yang terkupas, biji edamame yang utuh, biji edamame yang

rusak, serta kulit buah kacang kedelai edamame. Indeks pengupasan yang

dinyatakan dalam persentase untuk menunjukkan besarnya biji yang terkupas

pada proses pengupasan. Indeks performansi dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan sebagai berikut :

Ip =. .

....................................................................(42)

Dimana :

Ma = Massa yang keluar pada output biji (kg)

Mb = Massa yang keluar pada output kulit (kg)

Xa = Fraksi biji

Xb = Fraksi kulit

2.5Analisis Ekonomi

Salah satu pendekatan untuk menilai apakah secara ekonomi alat yang

dipergunakan menguntungkan atau tidak adalah dengan menghitung jumlah biaya

yang dikeluarkan untuk mengupas per satuan berat bahan.

Tahap analisis ekonomi mesin pelecet kulit kedelai edamame meliputi

perhitungan biaya pokok pengoperasiannya, besarnya penerimaan, penentuan titik

impas usaha dan analisis kelayakan ekonomi yang menggunakan Metode

FTIP001656/041

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



28

Ekivalensi Nilai Sekarang (NPV), Metode Rasio Manfaat dan Biaya (BCR),

Metode Tingkat Suku Bunga Pengembalian Modal (IRR) dan Metode

pengembalian modal (PBP).

2.5.1 Biaya Pokok

Biaya pokok atau biaya operasional adalah biaya yang diperlukan untuk

mengoperasikan mesin, terdiri dari biaya tetap dan biaya tidak tetap.

1. Biaya Tetap

Biaya tetap adalah biaya yang harus dikeluarkan secara tetap pada periode

waktu yang besarnya tidak dipengaruhi oleh besar kecilnya volume

operasi/volume produksi (Kastaman, 2001).

Komponen biaya tetap dalam pengoperasian mesin pelecet kulit kedelai

edamame adalah sebagai berikut:

a. Biaya Penyusutan

Biaya penyusutan adalah biaya yang secara periodik harus dikeluarkan

sebagai konsekuensi atas penurunan kinerja mesin. Besarnya biaya penyusutan

dapat dihitung menggunakan persamaan berikut (Kastaman, 2001):

n

SHD

…………………………………………………………….………. (43)

dimana :

D = biaya penyusutan (Rp/tahun)

H = harga mesin (Rp)

S = nilai akhir di akhir umur mesin (Rp)

n = umur mesin (tahun)

b. biaya Perbaikan dan Pemeliharaan

Biaya perbaikan dan pemeliharaan adalah biaya yang secara periodik harus

dikeluarkan untuk memperbaiki komponen mesin yang rusak. Besarnya biaya

perbaikan dan pemeliharaan diasumsikan sebesar 5% dari harga mesin per tahun

(Kastaman, 2001).

FTIP001656/042

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



29

c. Bunga Modal

Bunga modal dihitung bila pembelian mesin dilaksanakan dengan

menggunakan dana pinjaman dari bank dengan bunga pinjaman yang harus

dibayarkan setiap bulan atau tahun secara periodik. Perhitungan bunga modal

menggunakan persamaan berikut (Kastaman, 2001) :

N

NPiI

2

)1(. ………………………………………………………………… (44)

dimana :

I = bunga modal (Rp/tahun)

i = suku bunga bank (%)

P = harga mesin (Rp)

N = umur mesin (tahun)

Biaya tetap per tahun kemudian dihitung menggunakan persamaan berikut:

BT = D + BP + I ...............................................................................................(45)

dimana :

BT = Biaya Tetap (Rp/tahun)

D = Biaya Penyusutan (Rp/tahun)

BP = Biaya Perawatan (Rp/tahun)

I = bunga modal (Rp/tahun)

2. Biaya Tidak Tetap

Biaya tidak tetap adalah biaya yang besarnya ditentukan oleh jumlah

satuan produk atau tingkatan kegiatan (Kastaman, 2001). Biaya tidak tetap dalam

pengoperasian mesin pelecet kulit kedelai edamame dihitung menggunakan

persamaan berikut :

BV = (BB + BP + BO) x T .................................................................................(46)

dimana :

BV = biaya tidak tetap (Rp)BB = konsumsi energi listrik (watt/jam)BP = biaya energi listrik (kwh)BO = upah operator (Rp/hari kerja)T = jam kerja mesin per tahun(jam/tahun)

FTIP001656/043

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



30

3. Biaya Produksi

Menurut Kastaman (2001), “Harga pokok produksi terdiri dari biaya bahan

baku, biaya tenaga kerja, dan biaya overhead pabrik yang dimulai dari bahan

baku, bahan baku tambahan, yang diproses sampai menjadi barang jadi”.

Adapun pengertian dari biaya-biaya tersebut adalah sebagai berikut :

1. Biaya Bahan Baku Langsung

Biaya bahan baku langsung adalah semua biaya bahan yang membentuk

integral dari barang jadi dan dapat dimasukkan langsung ke dalam

kalkulasi biaya produk.

2. Biaya Tenaga Kerja

Biaya yang dikeluarkan untuk operator yang dikerahkan untuk mengubah

bahan langsung menjadi barang jadi.

3. Biaya Overhead Pabrik

Overhead pabrikasi atau beban pabrik dapat didefinisikan sebagai biaya

bahan tidak langsung, pekerja tidak langsung, dan semua biaya pabrikasi

lainnya yang tidak dapat dibebankan langsung ke produk tertentu.

4. Penerimaan

Penerimaan per tahun yang diterima dalam pengoperasian mesin

pengupasan kulit buah kedelai dihitung menggunakan persamaan berikut :

P = OP x KT x T ................................................................................................ (47)

dimana :

P = penerimaan (Rp/tahun)

OP = ongkos pengupasan (Rp/kg)

KT = kapasitas mesin (kg/jam)

T = jam kerja per tahun (jam/tahun)

2.5.2 Penentuan Titik Impas Usaha (Break Even Point/BEP)

Titik impas usaha adalah suatu kondisi dimana besarnya total pendapatan

sama dengan besarnya total pengeluaran atau biaya (Kastaman, 2001), maka :

Total Pendapatan = Total Pengeluaran

FTIP001656/044

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



31

BP x KT x Q = BPK ………………………………………………………….. (48)

dimana :

Q = jam kerja mesin pada titik impas usaha (jam/tahun)

BP = biaya pengupasan (Rp/kg)

KT = kapasitas mesin (kg/jam)

BPK = biaya pokok pengoperasian mesin (Rp/tahun)

2.5.3 Analisis Kelayakan Ekonomi

1. Metode Ekivalensi Nilai Sekarang (Net Present Value/NPV)

Metode ini berdasarkan nilai bersih dari hasil perhitungan nilai sekarang

dana masuk (penerimaan) dengan nilai sekarang aliran dana keluar (pengeluaran)

selama jangka waktu analisis dan suku bunga tertentu. Kriteria kelayakan adalah

apabila NPV > 0 (Kastaman, 2001).

NPV = (ΣPVpendapatan) – (ΣPVpengeluaran) ................................................. (49)

2. Rasio Manfaat dan Biaya (Benevit Cost Ratio/BCR)

Rasio manfaat dan biaya merupakan perbandingan antara nilai sekarang

dari penerimaan atau pendapatan yang diperoleh dari pengoperasian mesin dengan

nilai sekarang dari pengeluaran selama pengoperasian mesin tersebut berlangsung

dalam kurun waktu tertentu. Kriteria kelayakan jika BCR > 1 (Kastaman, 2001).= ∑∑ ..............................................................................(50)

3. Tingkat Suku Bunga Pengembalian Modal (Internal Rate ofReturn/IRR)

IRR adalah tingkat suku bunga yang dapat menyamakan penerimaan pada

cash flow dengan pengeluaran pada cash flow tersebut. Perhitungan IRR

dilakukan secara trial and error (mencoba-coba) hingga didapatkan suku bunga

yang menyebabkan NPV dibawah nol (Thuessen and Fabrycky, 1993).

FTIP001656/045

[2]

[3]

[1]

HA

K C

IPTA

DIL

IND

UN

GI U

ND

AN

G-U

ND

AN

G


engumum

kan, mem

ublikasikan, mem





encantumkan sum

ber tulisan



32

Kriteria kelayakan financial untuk IRR adalah apabila IRR MARR/Suku

bunga bank (Blank and Tarquin, 2006). IRR dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut: = − ( − ) ...............................................(51)

Dimana :

i1 = suku bunga kesatu (%)

i2 = suku bunga kedua (%)

NPV1 = NPV pada suku bunga i1 (Rp)

NPV2 = NPV pada suku bunga i2 (Rp)

4. Pay Back Period (PBP)

Tingkat pengembalian investasi diartikan sebagai jangka waktu

kembalinya investasi yang dikeluarkan melalui keuntungan yang diperoleh dari

suatu proyek. Menghitung Pay back Period tidak perlu memperhitungkan tingkat

bunga dan Net Present Value dengan menggunakan discount factor. Penghitungan

Pay back Period hendaknya dilakukan setelah menghitung IRR dan kriteria

investasi lainnya. Semakin cepat tingkat pengembalian investasi maka proyek

layak untuk diusahakan dan sebaliknya semakin lambat investasi yang digunakan

itu dikembalikan maka proyek tidak layak untuk diusahakan.

edamame - media.unpad.ac.idmedia.unpad.ac.id/thesis/240110/2006/240110060041_2_9488.pdf ·...

Documents