modifikasi mesin penyosoh hanjeli (coix lacyma-jobi l...
TRANSCRIPT
v
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT karena atas berkat rahmat dan
karunia-Nya lah penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Modifikasi
Mesin Penyosoh Hanjeli (Coix Lacyma-Jobi L.) TEP-0519”, yang merupakan
salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Departemen Teknik
Pertanian dan Biosistem, Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas
Padjadjaran.
Tidak dipungkiri bahwa dalam penulisan skripsi ini banyak hambatan yang
dihadapi penulis. Berkat segala bantuan dan bimbingan dari seluruh pihak yang
terkait, maka segala kesulitan dapat diatasi. Penulis mengucapkan terima kasih
kepada :
1. Asep Yusuf, STP., M.T., selaku ketua komisi pembimbing yang telah
meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan, pengarahan, motivasi
dan masukan kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.
2. Wahyu Kristian Sugandi, S.TP., M.Si. selaku anggota komisi pembimbing
yang telah memberikan bimbingan, pengarahan dan masukan kepada
penulis dalam penyusunan skripsi ini.
3. Prof. Dr. Dipl.-Ing. H. Ade Moetangad Kramadibrata, M.Res.Eng.Sc.,
Ph.Dc. selaku dosen penelaah yang telah memberikan saran dan kritik yang
membangun dalam penyusunan skripsi ini.
4. Ir. Totok Herwanto M.Eng., selaku dosen wali, yang telah memberikan
saran dan perhatian kepada penulis selama perkuliahan berlangsung;
5. Orang Tua tercinta: Mamah dan Bapak yang telah sabar menunggu, dalam
diam, dalam malam, dalam sepi terus menggumamkan doa, kekuatan saya,
kelancaran, kemajuan, dan kebaikan buat saya dan orang-orang yang dia
cintai dan dorongan baik moriil maupun materil selama penelitian.
6. Seluruh staf pengajar dan karyawan Departemen Teknik Pertanian dan
Biosistem, Fakultas Teknologi Industri Pertanian, Universitas Padjadjaran.
7. Saudara penulis, A Asep, A Ipan, Teh Rini, Teh Ice dan Dede Devy, yang
sudah menjadi penyemangat selama penelitian.
vi
8. Kang Fery selaku laboran Bengkel Logam, Kayu dan Rotan yang telah
banyak membantu pada proses modifikasi mesin penyosoh hanjeli.
9. Pak Iim laboran Sistem Instrumentasi Fakultas Teknologi Industri Pertanian
yang telah memberikan saran, masukan dan membantu selama proses
modifikasi.
10. Ami, Asri, Diantika, Endah, Fitri, Farida, Kiki, Reska, Rikha, Tri, keluarga
Ponkir sahabat-sahabat terbaik yang selalu mendukung, mendengarkan
keluhan, memberi saran yang berarti, dan mengisi hari-hari penulis dengan
canda, tawa dan kebahagiaan.
11. Alifa, Diki, Indra, Teh Revana, Kang Adit, Intan, teman-teman yang selalu
membantu dalam hal akademis maupun masalah personal.
12. Azmi, Ira, Ali, Desi, Ganjar, dan Septian selaku anggota tim penelitian
“Scale Up dan Modifikasi Mesin Penyosoh Hanjeli untuk Beberapa
Varietas Hanjeli dalam Mendapatkan Pasca Panen Hanjeli sebagai
Bahan Pangan Potensial” yang telah saling membantu pelaksanaan
penelitian.
13. Anjar Nugraha, terimakasih sudah memberikan doa dan semangat.
14. Teman-teman satu angkatan TMIP 2013, atas bantuan, semangat dan
dukungannya, dan
15. Semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini yang tidak bisa
disebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.
Oleh karena itu, kritik, saran dan masukan penulis harapkan guna evaluasi bagi
penulis. Demikian, penulis harapkan skipsi ini dapat berguna baik bagi penulis
khususnya maupun bagi pembaca pada umumnya
Wassalamu’alaikum Warrahmatullahi Wabarakatuh
Jatinangor, Januari 2019
Penulis
vii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. i
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... ii
ABSTRAK ........................................................................................................ iii
ABSTRACT ...................................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ..................................................................................... v
DAFTAR ISI ..................................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xii
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xv
DAFTAR SIMBOL ....................................................................... ………….. xvi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... .. 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2 Identifikasi Masalah ........................................................................ 2
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................................ 3
1.4 Kegunaan Penelitian ....................................................................... 3
1.4.1 Kegunaan Praktis .................................................................. 3
1.4.2 Kegunaan Akademis ............................................................. 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 4
2.1 Tanaman Hanjeli (Coix Lacryma Jobi L.) ...................................... 4
2.2 Karakteristik Fisik Biji Hanjeli Pecah Kulit ................................... 5
2.2.1 Kadar Air .............................................................................. 5
2.2.2 Bentuk dan Ukuran ............................................................... 6
2.2.3 Bulk Density ......................................................................... . 8
2.2.4 Sudut Repos (Angle Of Repose) .......................................... . 8
2.2.5 Kekerasan (Hardness) ........................................................... 8
2.3 Penyosohan ...................................................................................... 8
2.4 Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-04 ..................................................... 12
2.6 Jenis Plat Berlubang (Perforated Metal) Saringan .......................... 14
2.7 Blower Sentrifugal ........................................................................... 16
2.8 Analisis Teknik ................................................................................ 16
viii
Halaman
2.8.1 Kebutuhan Daya Penggerak .................................................. 16
2.8.2 Analisis Unit Transmisi ......................................................... 17
2.8.3 Analisis Spi ............................................................................ 21
2.8.4 Analisis Pin ............................................................................ 21
2.8.5 Analisis Bantalan (Bearing) .................................................. 22
2.8.6 Analisis Kekuatan Rangka ..................................................... 23
2.8.7 Analisis Kekuatan Las ........................................................... 24
2.8.8 Analisis Koefisien Gesekan ................................................... 24
2.9 Pengujian Mesin .............................................................................. 25
2.9.1 Uji Fungsional ....................................................................... 25
2.9.2 Uji Kinerja ............................................................................. 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN........................................................... 30
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................... 30
3.2 Alat dan Bahan Penelitian................................................................ 30
3.2.1 Alat-alat yang digunakan ....................................................... 30
3.2.2 Bahan yang Digunakan dalam Penelitian .............................. 32
3.3 Metode Penelitian ............................................................................ 33
3.4 Prosedur Penelitian Modifikasi Mesin Penyosoh Biji Hanjeli ........ 33
3.4.1 Identifikasi Masalah .............................................................. 35
3.4.2 Penelitian Pendahuluan .......................................................... 35
3.4.3 Penetapan Kriteria Mesin Yang Dimodifikasi ....................... 38
3.4.4 Perancangan ........................................................................... 39
3.4.5 Pembuatan Gambar Teknik ................................................... 39
3.4.6 Pembuatan Mesin Modifikasi Penyosoh Hanjeli TEP-0519 . 39
3.4.7 Pengujian Mesin ................................................................... 39
3.5 Evaluasi dan kesimpulan ................................................................ 45
BAB IV PERANCANGAN .............................................................................. 46
4.1 Kriteria Perancangan....................................................................... 46
4.2 Bagian-Bagian Mesin yang Dimodifikasi....................................... 47
4.2.1 Unit Penyosoh ....................................................................... 48
4.2.2 Saluran keluar Hanjeli Sosohan ............................................ 49
ix
Halaman
4.2.3 Sistem Transmisi dan Penyalur Tenaga ................................ 49
4.3 Mekanisme Kerja ........................................................................... 50
4.4 Rancangan Fungsional ................................................................... 51
4.5 Rancangan Struktural ..................................................................... 52
4.5.1 Hopper ................................................................................. 52
4.5.2 Unit Penyosoh ...................................................................... 53
4.5.3 Unit Pemisah ........................................................................ 57
4.5.4 Sistem Transmisi dan Penyalur Tenaga ............................... 58
4.5.5 Rangka penunjang ............................................................... 58
4.6 Hasil Analisis Teknik..................................................................... 59
4.6.1 Kebutuhan Daya Penggerak ................................................ 59
4.6.2 Analisis Sistem Transmisi ................................................... 59
4.6.3 Analisis Poros ...................................................................... 60
4.6.4 Analisis Pin dan Spi ............................................................. 60
4.6.5 Analisis Bantalan ................................................................. 60
4.6.6 Analisis Kekuatan Rangka ................................................... 60
4.6.7 Analisis Kekuatan Las ......................................................... 61
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 62
5.1 Karakteristik Fisik Biji Hanjeli Pecah Kulit .................................. 62
5.2 Mesin Hasil Rancangan Modifikasi ............................................... 65
5.3 Mesin Hasil Modifikasi ................................................................. 65
5.4 Spesifikasi Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 ............................ 76
5.5 Uji Fungsional Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 ...................... 77
5.6 Analisa Data ................................................................................... 80
5.5.1 Kapasitas Teoritis Mesin ..................................................... 80
5.5.2 Kapasitas Aktual Mesin ....................................................... 81
5.5.3 Efisiensi Mesin .................................................................... 82
5.5.4 Kebutuhan Daya Aktual ..................................................... 82
5.5.5 Energi Spesifik Penyosohan ................................................ 83
5.5.6 Rendemen Penyosohan ........................................................ 83
5.5.7 Tingkat Kebisingan .............................................................. 85
x
Halaman
5.5.8 Tingkat Getaran ................................................................... 86
5.6 Analisis Perbandingan Hasil Uji Mesin Penyosoh Hanjeli tep-04
dengan TEP-0519 ..................................................................................... 87
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 89
6.1 Kesimpulan ...................................................................................... 89
6.2 Saran ................................................................................................ 89
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 91
LAMPIRAN ………………………………………………………………….. 93
xi
DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman
1. Perbedaan mesin penyosoh tipe abrasif dan tipe tekan ................................ 11
2. Kualitas beras sosoh dengan berbagai sistem penyosohan .......................... 12
3. Nilai Kb dan Kt pada Poros Berputar .......................................................... 20
4. Nilai Ambang Batas Kebisingan .................................................................. 28
5. Pedoman untuk Besarnya Getaran Pada Mesin, Mesin dengan Daya Kecil
(kurang dari 15 kW) ..................................................................................... 29
6. Nilai Ambang Batas Getaran ...................................................................... 29
7. Alat yang Digunakan pada Penelitian Pendahuluan ................................... 30
8. Alat yang Digunakan pada Pembuatan Mesin Modifikasi .......................... 31
9. Alat Ukur yang Digunakan pada Penelitian ................................................ 32
10. Alat-alat Pendukung yang Digunakan pada Penelitian ............................... 32
11. Bahan yang Digunakan dalam Pembuatan Mesin ....................................... 32
12. Hasil Pengukuran Karakteristik Fisik Hanjeli Biji Pecah Kulit .................. 63
13. Spesifikasi Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 ......................................... 76
14. Data Uji Fungsional Sistem Kontinyu ........................................................ 78
15. Data Uji Fungsional Sistem Batch .............................................................. 79
16. Data Hasil Pengukuran Kebisingan Mesin ................................................. 85
17. Data pengukuran Getaran Mesin Rata-rata ................................................. 86
18. Analisis Perbandingan Hasil Pengujian Mesin Penyosoh TEP-04 dan TEP-
0519 .............................................................................................................. 88
xii
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
1. Tanaman Hanjeli Liar ................................................................................... 4
2. Tanaman Hanjeli yang Telah Dibudidayakan ............................................... 5
3. Sumbu Mayor dan Sumbu Minor Biji Hanjeli .............................................. 6
4. (a) Lapisan Pericarp (Epicarp dan Mesocarp) Biji Hanjeli dan................... 7
5. Penampang Melintang Biji Hanjeli ............................................................... 7
6. (a) Diagram Bebas Kerja Gaya Biji Hanjeli pada Kondisi Diam dan (b) ..... 9
7. a. Menggosok b. Menekan dan menggesek ............................................... 10
8. Unit Penyosoh Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-04 ........................................ 12
9. Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-04 ................................................................. 13
10. Tampak Belakang Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-04 ................................... 13
11. Tipe Ukuran Standar Plat Berlubang Bulat (a) Standar 45° b) Standar ....... 14
12. a). Plat Berlubang Persegi Teratur Bergiliran b). Plat Berlubang ................ 15
13. a). Tipe Sisi b). Tipe Akhir c). Tipe Lurus .................................................. 15
14. a) Tipe Louver b) Tipe Cane c) Tipe Hexagonal ......................................... 16
15. Blower Sentrifugal ....................................................................................... 16
16. Gaya-gaya yang Bekerja pada Spi ............................................................... 21
17. Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 34
18. Pengukuran Kadar Air Biji Pecah Kulit dengan Oven................................. 36
19. Alat Jangka Sorong ...................................................................................... 36
20. Alat Gelas Ukur dan Timbangan Analitik ................................................... 37
21. Pengukuran Sudut Repos ............................................................................. 37
22. Alat Hardness Tester ................................................................................... 38
23. Diagram Alir Pengujian Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 ..................... 41
24. Bagian–bagian yang Dimodifikasi Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-04 ......... 47
25. Ruang Penyosoh Mesin Hanjeli TEP-04...................................................... 48
26. Saluran Luaran Biji Sosohan Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-04 .................. 49
27. Rencana Desain Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 .................................. 52
28. Hopper ......................................................................................................... 53
29. Bagian-bagian Unit Penyosoh Biji Hanjeli .................................................. 53
30. Rancangan Unit Penyosoh ........................................................................... 54
xiii
No. Judul Halaman
31. Rancangan Silinder Penyosoh (Batu Gerinda) ............................................. 54
32. Rancangan Saringan Bagian Atas Penutup .................................................. 56
33. Rancangan Saringan Bagian Bawah Silinder Penyosoh .............................. 56
34. Rencana Desain Unit Pemisah Luaran Dedak ............................................. 57
35. Rencana Desain Luaran Biji Tersosoh ......................................................... 57
36. Rencana Desain Unit Transmisi dan Penyalur Tenaga pada Mesin ............ 58
37. Rencana desain unit rangka pada mesin penyosoh hanjeli TEP-0519 ......... 59
38. Biji Pecah Kulit Hanjeli ............................................................................... 63
39. Rancangan Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 (Ruang Penyosoh
Tertutup) ..................................................................................................... 65
40. Mesin Penyosoh Biji Hanjeli TEP-0519 Hasil Modifikasi Mesin Penyosoh
Hanjeli TEP-04 ........................................................................................... 66
41. Hopper ........................................................................................................ 67
42. (a) Silinder Luar pada Saat Dibuka dan (b) Penampang Silinder Luar....... 68
43. Silinder Penyosoh ....................................................................................... 69
44. a) Saringan Bagian Bawah, b) Saringan pada Bagian Atas/Tutup .............. 70
45. Saluran Luaran Dedak ................................................................................. 72
46. Saluran Luaran Biji Sosohan ...................................................................... 72
47. Poros pada Silinder Penyosoh ..................................................................... 73
48. Poros pada Blower ...................................................................................... 73
49. (a) Puli Motor Penggerak (b) Puli Silinder Penyosoh ................................. 74
50. Puli pada Blower ......................................................................................... 74
51. Sistem Transmisi Unit Penyosoh Hanjeli TEP-0519 .................................. 75
52. Rangka Mesin ............................................................................................. 75
53. (a) Roda Dinamis dan (b) Roda Statis......................................................... 76
54. (a) Hanjeli Tersosoh 1 Siklus Sistem Kontinyu, (b) Hanjeli Tersosoh 2
Siklus Sistem Kontinyu ............................................................................... 79
55. (a) Hanjeli Tersosoh 1 Siklus Sistem Batch, (b) Hanjeli Tersosoh 2 Siklus
Sistem Batch ............................................................................................... 80
56. Sisa Dedak pada Blower dan Lantai............................................................ 84
xiv
No. Judul Halaman
57. Hanjeli Tersisa (a) pada Saringan dan Ruang Penyosoh (b) pada Katup
Pengumpan Hopper (c) pada Katup Luaran Biji Tersosoh (d) pada Ujung
Rumah Silinder Penyosoh ........................................................................... 85
58. Sketsa pembebanan pada rangka mesin bagian atas ................................... 118
xv
DAFTAR LAMPIRAN
No. Judul Halaman
1. Karakteristik Fisik Biji Hanjeli Pecah Kulit ........................................... 94
2. Perencanaan Kebutuhan Daya Penggerak ............................................... 98
3. Analisis Teknik Sistem Transmisi .......................................................... 102
4. Analisis Teknik Perhitungan Poros ......................................................... 107
5. Analisis Pin dan Spi ................................................................................ 114
6. Analisis Bantalan dan Analisis Kekuatan Rangka .................................. 117
7. Analisis Kekuatan Las............................................................................. 120
8. Penentuan Hopper ................................................................................... 121
9. Kapasitas Teoritis Mesin Hanjeli TEP-0519 .......................................... 122
10. Kapasitas Aktual Mesin Hanjeli TEP-0519 ............................................ 123
11. Efisiensi Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 ......................................... 125
12. Data Pengukuran Daya Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 dan Energi
Spesifik Penyosohan ............................................................................... 126
13. Lampiran Rendemen Penyosohan ........................................................... 127
14. Data Pengukuran Putaran Poros Penyosoh, Motor Penggerak, dan
Blower ..................................................................................................... 128
15. Data Hasil Pengukuran Getaran Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 .... 129
16. Lanjutan Data Hasil Pengukuran Getaran Mesin Penyosoh ................... 130
17. Dokumentasi Kegiatan Penelitian Utama ............................................... 131
18. Dokumentasi Kinerja Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 ..................... 133
19. Gambar Teknik Mesin Penyosoh Hanjeli TEP-0519 .............................. 134
xvi
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
m Massa Kg
𝜌 Massa Jenis Bahan kg/𝑚3
V volume 𝑚3
D Diameter M
P Daya Watt
Mt Momen Torsi Nm
Ft Gaya Tangensial N
S Tekanan Desak N/𝑚2
A Luas 𝑚2
R Jari-jari M
G Percepatan Gravitasi m/𝑠2
L Panjang M
N Kecepatan Putar Puli Rpm
𝛼 Sudut Kontak Rad
c Jarak antar pusat puli M
𝑇1 Tegangan pada Sisi Kencang N
𝑇2 Tegangan pada Sisi Kendur N
𝜎𝑎 Maksimal allowable stress Pa
V Kecepatan Linear m/s
𝜇 Koefisien Gesek -
𝑀𝑏 Momen lentur maksimal Nm
Ss Tegangan yang diizinkan Pa
𝜔 Kecepatan Sudut rad/s
𝜃 Defleksi Puntiran °
T Momen Puntir Kg.mm G Modulus geser Kg/𝑚𝑚2
𝜏𝑘 Tegangan geser N/𝑚𝑚2
F Gaya tangensial N
B Lebar spi Mm
Ps Tekanan yang diizinkan N/𝑚2
Pr Beban radial yang ditumpu -
Fw Faktor beban -
Fr Beban radial N
Fn Faktor kecepatan -
δ Lendutan M
E Modulus elastisitas KPa
I Momen Inersia M
𝜏 Tegangan geser yang diizinkan MPa
Kt Kapasitas teoritis Kg/jam
Ka Kapasitas aktual Kg/jam
xvii
Simbol Keterangan Satuan
Mk Massa biji yang keluar dari mesin Kg
Ef Efisiensi mesin %
Rk Rendemen %
𝑚𝑡 Massa biji tersosoh Kg
𝑚𝑖𝑛 Massa input hanjeli Kg
𝑚𝑒𝑠 Energi spesifik J/kg
Bb Kadar air basis basah %
Fs Tegangan Tarik Sabuk N
𝑃𝑑 Daya Rencana Watt
Ra Gaya tahanan berasal dari bantalan 1 N
Rb Gaya tahanan berasal dari bantalan 1 N
𝐹𝑝 Gaya yang berasal dari berat puli
penyosoh
N
fc Faktor koreksi daya -
M Momen lentur pada poros vertikal Nm
𝑀𝑏 Bending momen Nm
B Tinggi SPI Mm
C Kapasitas Nominal Dinamik Spesifik
Bearing
N
Lh Umur bantalan Juta Putaran
T Waktu S (sekon)