13

III. METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan

Pelaksanaan penelitian dilaksanakan di UKM Sari Bumi yang berada di kecamatan Ngebel, kabupaten Ponorogo dan Laboratorium THP, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya. Penelitian dilaksanakan pada bulan Oktober 2014 sampai Februari 2015. 3.2 Alat dan Bahan a. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

1. Satu unit mesin perajang, untuk merajang bahan 2. 3 buah pulley, sebagai bahan perlakuan 3. V Belt, untuk meneruskan transmisi 4. Mesin diesel, sebagai mesin penggerak 5. Ayakan 12 mesh, untuk menyortir perajangan kasar dan

halus 6. Obeng, untuk memasang dan membongkar mesin 7. Penggaris/meteran, untuk mengukur diameter pulley 8. Tachometer DT2236C, untuk mengukur putaran pulley 9. Oven, untuk mengukur kadar air dari daun cengkeh 10. Cawan, sebagai tempat bahan saat di oven 11. Timbangan (kapasitas 60-50 kg), untuk mengukur berat

bahan sebelum dan sesudah proses perajangan 12. Wadah, untuk menampung bahan

b. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

1. Daun cengkeh kering yang sudah rontok yang didapatkan di Ponorogo

3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Rancangan Fungsional

a. Motor diesel (7 HP/2600 RPM, Made In Indonesia, R175 A Diesel Engine) yang digunakan sebagai sumber penggerak mesin perajang daun cengkeh

14

b. Sistem transmisi, yaitu terdiri dari V belt dihubungkan dengan pulley yang digunakan untuk mentransmisikan daya dari motor diesel ke poros utama mesin perajang

c. Frame sebagai rangka penyangga mesin perajang daun cengkeh

d. Poros horizontal sebagai poros utama dan memiliki fungsi meneruskan daya putar dari motor diesel ke mesin perajang daun cengkeh

e. Hopper pemasukan digunakan sebagai tempat masuknya bahan yang akan dirajang

f. Hopper pengeluaran digunakan sebagai tempat keluarnya bahan yang akan dirajang

g. Bantalan pisau digunakan sebagai tempat perajangan bahan atau daun cengkeh

3.3.2 Rancangan Struktural Sumber penggerak mesin perajang daun cengkeh ini adalah berupa motor diesel yang memiliki kecepatan putar 2600 rpm. Sistem transmisi yang digunakan oleh mesin perajang daun cengkeh ini terdiri dari sebuah v-belt yang dihubungkan dengan 2 buah pulley, pulley besar dibagian bawah, dan pulley kecil di bagian atas. Dimana pada penelitian ini mengganti pulley bagian atas sebanyak tiga kali pulley dan masing-masing pulley memiliki ukuran diameter berbeda-beda yaitu dengan besar kecepatan 1000 rpm memiliki diameter 6 dim, untuk besar 1600 rpm memiliki diameter 8 dim, dan untuk besar pulley kecepatan 1900 rpm memiliki diameter 10 dim. Untuk menyangga mesin perajang daun cengkeh digunakan frame besi yang memiliki dimensi panjang 70 cm, lebar keseluruhan 41 cm, tinggi 70 cm, lebar tiang kerangka 5 cm. Poros horizontal, berfungsi untuk meneruskan daya putar dari motor diesel ke mesin perajang daun cengkeh yang terbuat dari besi berbentuk silinder panjang. Hopper pemasukan sebagai tempat masuknya bahan yang terbuat dari piringan besi dimana pada mesin perajang daun cengkeh ini hopper memiliki dua bagian yaitu hopper atas dan hopper bawah, dimana hopper atas memiliki dimensi sebagai berikut: panjang 41 cm, lebar 35 cm, tinggi 45 cm, sedangkan hopper bawah memiliki dimensi

15

panjang 31 cm, dan lebar 15 cm. Rumah pisau/bantalan pisau terbuat dari besi berbentuk silinder dengan diameter 30 cm dan panjang 70 cm. bagian bawah pada bantalan pisau merupakan saluran pengeluaran hasil perajangan. Pisau yang digunakan dalam alat perajang terbuat dari besi sebanyak 10 buah pisau berada pada sebelah kiri dan 10 buah pisau berada pada sebelah kanan.

3.3.3 Mekanisme Kerja Mesin Perajang Mekanisme kerja dari mesin perajang ini yaitu motor diesel menggerakkan pulley kecil. Dengan berputarnya pulley kecil maka pulley besar juga ikut berputar karena kedua pulley tersebut dihubungkan oleh sebuah v belt. Pulley besar akan menggerakkan poros horizontal yang menghubungkan pulley besar dengan pisau. Poros horizontal tersebut akan memutar pisau, dan pisau ini berguna untuk memotong atau mencacah daun cengkeh yang masuk dari hopper pemasukan. Dari proses perajangan ini akan dihasilkan beberapa agregat dari daun cengkeh yaitu daun rajangan kasar dan daun rajangan halus. 3.3.4 Rancangan Pengujian Bahan baku yang digunakan dalam pengujian ini adalah daun cengkeh kering yang didapatkan dari UKM Sari Bumi Ponorogo. Rancangan pengujian ini meliputi pengukuran efisiensi perajangan, kapasitas perajangan, pengaruh besar pulley terhadap agregat daun dan volume minyak yang dihasilkan. Data perajangan yang diperlukan dalam penelitian ini diambil dari variasi rajangan kasar dan rajangan halus ini diperoleh dengan cara mengganti pulley kecil dengan masing-masing pulley memiliki besar 1000, 1600, dan 1900 rpm. Pengaturan kecepatan putar motor diesel ini dilakukan dengan mengatur pada kondisi sedang pada setiap perlakuan. Cara yang digunakan untuk mengetahui data tersebut adalah dengan cara melengketkan kertas uji pada masing-masing pulley secara bergantian, kemudian mencocokkan besar rpm pulley dengan hasil pengukuran tachometer, dan setiap pulley dilakukan tiga kali pengulangan rajangan. Setelah

16

bahan baku melalui proses perajangan maka dilakukan pengukuran parameter-parameter penelitian yaitu mengukur berat masing-masing hasil rajangan kasar dan rajangan halus, mengukur irisan utuh dan tidak utuh. Data-data tersebut digunakan untuk menghitung rendemen perajangan (Rd), kehilangan hasil (Kh), nilai efisiensi perajangan (E), kapasitas aktual perajangan. 3.3.5 Prosedur Pelaksanaan Penelitian Prosedur pelaksanaan penelitian yang akan digunakan adalah sebagai berikut :

1. Mempersiapkan mesin dan membersihkan pisau 2. Mengatur jarak pisau dan landasan 3. Mempersiapkan bahan yang dirajang 4. Mengukur berat, dan kadar air 5. Merajang bahan untuk tiap-tiap perlakuan 6. Mengukur berat hasil rajangan kasar dan rajangan halus

3.4 Analisa Teknik Analisa teknik yang akan diamati dalam penelitian ini adalah :

a. Efisiensi Perajangan (E) Efisiensi perajangan adalah perbandingan antara kapasitas aktual dengan kapasitas teoritis.

E =

x 100 %

Ka : kapasitas aktual Kt : kapasitas teoritis

b. Rendemen Perajangan (Rd) Rendemen rajangan merupakan persentase hasil perajangan dari berat bahan yang dirajang menjadi produk akhir (Rosalina, 2003).

Rd =

Bt : berat daun setelah dirajang c. Kapasitas Aktual

Untuk menghitung kapasitas aktual ini dengan cara:

Kapasitas aktual =

17

Dimana : 5 menit didapat dari waktu perajangan pada masing-masing perlakuan.

3.5 Analisa Data

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian eksperimental, yaitu mengadakan percobaan secara langsung untuk mencoba dan memperoleh data empiris melalui pengaruh variable yang diteliti. Metode penelitian yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap dengan 3 perlakuan dan 3 ulangan dari masing-masing sintesis. Perlakuan yang digunakan adalah perbedaan besar pulley yaitu 1000 rpm, 1600 rpm, dan 1900 rpm. Model matematika yang digunakan adalah :

Yij = µ + i + ij

Dimana : Yij : Respon yang diamati µ : Nilai tengah umum

I : Pengaruh perlakuan ke-i (i = 1,2,3)

ij : Galat percobaan perlakuan ke-i pada ulangan ke-j (j = 1,2,3) Data yang diperoleh dilakukan analisis dengan analisis ragam ANOVA dengan metode Rancangan Acak Lengkap. Tabel 3.1 Rancangan percobaan pengaruh besar rpm terhadap

agregat daun cengkeh

Kecepatan (A)

Jenis rajangan (B)

Halus (B1) Kasar (B2)

1000 (A1) A1B1 A1B2

1600 (A2) A2B1 A2B2

1900 (A3) A3B1 A3B2

Pada penelitian ini menggunakan metode Rancangan

Acak Lengkap (RAL) untuk menentukan hasil penelitian. Terdapat tiga kali pengulangan pada setiap perlakuan untuk menentukan keragaman data yang diperoleh. Data yang diperoleh, selanjutnya akan dianalisa apakah terdapat perbedaan antara masing-masing perlakuan dengan parameter

18

yang diukur. Penerapan metode digunakan pada parameter yaitu rajangan kasar dan rajangan halus.

Data hasil penelitian akan dianalisis menggunakan analisa sidik ragam satu arah (one way ANOVA) untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan antara perlakuan terhadap berbagai parameter. Apabila terdapat pengaruh yang nyata terhadap hasil akan digunakan taraf nyata 0,05 dan 0,01, dilanjutkan dengan Uji Perlakuan Terbaik Metode BNT 5%, untuk mengetahui perlakuan terbaik. Tabel 3.2. Daftar ragam pengaruh perlakuan

Sumber keragaman

Derajat bebas (db)

Jumlah kuadrat (JK)

Kuadrat Tengah (KT)

F. Hitung

F.Tabel

5% 1%

Perlakuan Galat

t-1 T (n-1)

JKP JKG

KTP KTG

KTP/ KTG

Total tn-1 JKT

Uji Hipotisis : F hitung < F tabel, maka Ho diterima dan H1 ditolak (Perlakuan tidak berbeda nyata) F hitung > F tabel, maka Ho ditolak dan H1 diterima (Perlakuan berbeda nyata)

3.6 SOP untuk menentukan kapasitas kerja mesin 1. Mempersiapkan mesin dan membersihkan pisau 2. Mengatur jarak pisau dan landasan 3. Mempersiapkan bahan yang dirajang 4. Mengukur massa bahan yang akan dirajang 5. Mengukur berat dan kadar air 6. Mengatur kecepatan motor diesel 7. Menyalakan motor diesel 8. Mengganti pulley 9. Melakukan perajangan 10. Ukur berat hasil rajangan 11. Hitung persentase hasil rajangan kasar dan halus 12. Hitung kapasitas aktual 13. Bersihkan mesin

19

3.7 Parameter Penelitian 1. Rendemen perajangan 2. Kehilangan hasil 3. Kapasitas aktual 4. Efisiensi perajangan 5. Persentase rajangan halus dan persentase rajangan

kasar 3.8 Faktor Pengaruh Pisau Dalam Perajangan

1. Jenis material yang digunakan untuk pisau pemotong adalah besi.

Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal dinataranya : kelimpahan besi dikulit bumi cukup besar, pengolahannya relative mudah, dan besi memiliki sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi. Besi juga merupakan logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Besi mempunyai symbol Fe, besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.Namun salah satu kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Korosi menimbulkan banyak kerigian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi atau baja tahan karat akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi.

2. Pengasahan pisau Jika sebuah baja yang lemah dang etas dapat

berperforma baik pada 25 derajat tiap sisi, maka sebuah baja yang kuat dan tangguh bisa ditingkatkan sedikit kualitasnya jika diasah pada 250 tiap sisi. Untuk peningkatan performa ketajaman pisau, bisa dengan dengan mengasahnya pada sudut 200 dengan sudut ketajaman menjadi 150 tiap sisi, maka akan terjadi perubahan besar dalam daya potong, bersamaan dengan wear resistance yang lebih baik. Karena dengan memilih sudut pengasahan yang benar. Keuntungan dari

20

baja yang lebih baik adalah dia cukup kuat dan tangguh menahan sudut ketajaman yang kecil dan derajat ketajaman yang lebih kecil akan mengalahkan sudut derajat ketajaman yang lebih besar. Sangat mudah mengambil keuntungan peningkatan kualitas daya potong tertentu dengan mengurangi 50 dari sudut pengasahan.

3.9 Sudut Mata Pisau dan Ketajaman Pisau Menurut Feri (2008), ketajaman (sharpness) dan keruncingan (fitness) merupakan dua sifat yang berbeda pada sebuah mata pisau. Pisau dikatakan tajam (sharp) apabila pisau tersebut memiliki radius dan ketebalan mata pisau yang kecil, sedangkan dikatakan runcing (fine) apabila pisau tersebut memiliki sudut mata pisau yang kecil. Kebalikan dari ketajaman adalah ketumpulan (dullness), sedangkan kebalikan dari keruncingan disebut tidak runcing (bluntness). Sudut mata pisau memiliki efek yang signifikan terhadap gaya pemotongan maksimum. Pisau yang memiliki sudut mata pisau yang kecil (fine) membutuhkan gaya pemotong maksimum yang relative rendah. Penelitian yang dilakukan Chancellor dalam Lisyanto (2007) pada pemotongan timothy dengan kadar air 20%, lebar pemotongan 7,9 mm, dan mata pisau yang digunakan bersifat tajam sedangkan pisau penahan (countershear) tidak runcing (blunt) menunjukkan bahwa pada sudut mata pisau dari 200 sampai 300 membutuhkan gaya pemotongan maksimum yang relative rendah. Diduga hal tersebut disebabkan oleh faktor sudut mata pisau yang berpengaruh terhadap luas permukaan kontur antara penampang mata pisau dan material yang dipotong. Sudut mata pisau yang kecil (fine) menghasilkan penampang mata pisau yang kecil sehingga gaya yang diperlukan untuk penetrasi pisau ke material yang dipotong juga relative rendah.

21

Gambar 3.1. Diagram alir penelitian

Study literature dan pustaka

Mengukur dan menggambar

komponen

Menguji kinerja mesin

Hasil pengujian dan pengamatan

Mengolah data perhitungan

Mencatat data Berat hasil

rajangan

Memasang alat pengukur

Alat bekerja

Start

22

Gambar 3.2 Diagram alir prosedur pelaksanaan penelitian

Mempersiapkan bahan yang akan dirajang

Mengukur berat

Mengganti pulley kecil pada beberapa perlakuan

Merajang bahan untuk tiap perlakuan

Mengukur massa dari rajangan halus dan kasar

selesai

Mempersiapkan mesin dan membersihkan pisau

Mengatur kecepatan putar motor diesel

Start

23

Gambar 3.3 Diagram skematis mesin perajang daun cengkeh

Atur kecepatan putar pada mesin diesel

Proses perajangan daun cengkeh

Disk pisau perajang ikut berputar

Poros horizontal ikut berputar

Pulley kecil dan besar ikut berputar karena v belt yang terhubung dengan mesin diesel

Mesin diesel berputar sesuai dengan kecepatan yang telah diatur

Selesai

Engkol mesin diesel

Start

24

Gambar 3.4 Diagram alir perhitungan parameter penelitian

Penimbangan bahan

Perajangan

Br = berat awal bahan (kg) Bhr = berat hasil rajangan (kg)

Penimbangan

Rd = rendemen rajangan (kg) Kp = kapasitas perajangan (kg)

E = efisiensi perajangan (%) Kh = kehilangan hasil (gram)

Rd, Kp, E, Kh

Start

Selesai