1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penggunaan alat dan mesin pertanian sudah sejak lama digunakan dan

perkembangannya mengikuti dengan perkembangan kebudayaan manusia. Pada

awalnya alat dan mesin pertanian masih sederhana dan terbuat dari batu atau kayu

kemudian berkembang menjadi bahan logam. Susunan alat ini mula-mula

sederhana, kemudian sampai ditemukannya alat mesin pertanian yang kompleks.

Dengan dikembangkannya pemanfaatan sumber daya alam dengan motor secara

langsung mempengaruhi perkembangan dari alat mesin pertanian.

Sesuai dengan definisi mekanisasi pertanian (agriculture mechanization),

maka penggunaan alat mekanisasi pertanian adalah untuk meningkatkan daya

kerja manusia dalam proses produksi pertanian dan dalam setiap tahapan dari

proses produksi tersebut selalu memerlukan alat mesin pertanian.

Untuk memenuhi kebutuhan pangan dengan kualitas yang baik, maka

produk pertanian harus memiliki penanganan pasca panen yang baik. Penanganan

pasca panen dilakukan dengan memperhatikan tingkat standarisasi mutu yang

diizinkan.

Hal ini menimbulkan ide-ide dalam mengembangkan pengolahan bahan

hasil pertanian menjadi produk olahan lebih lanjut, beberapa teknik pengolahan

pangan yang sering dilakukan adalah menghilangkan lapisan luar yang tidak

diinginkan (mengupas), memotong, memarut, pembagian dan pelunakan,

pemerasan, emulsifikasi, fermentasi, pemasakan (perebusan, pendidihan,

1

2

penggorengan, pengukusan, pemanggangan, penyangraian), pengpresan,

pengeringan semprot, pengepakan dan pasteurisasi.

Jagung merupakan bahan pangan yang berperan penting dalam

perekonomian Indonesia, dan merupakan pangan tradisional atau makanan pokok

di beberapa daerah. Kandungan gizi jagung tidak kalah dengan beras atau terigu,

bahkan jagung memiliki keunggulan karena merupakan pangan fungsional dengan

kandungan serat pangan, unsur Fe dan beta-karoten (pro vitamin A) yang tinggi

(Suarni, 2001).

Penggilingan adalah salah satu cara untuk memecah dan memperkecil

partikel bahan sehingga volumenya menjadi lebih kecil untuk mempermudah

penyimpanan dan pengemasan, serta diharapkan bisa meningkatkan daya guna

dan manfaat bahan. Jagung giling merupakan bahan pokok dalam pembuatan

makanan ternak yang banyak dikonsumsi oleh perternak besar dan kecil. Sebagai

bahan pokok makanan ternak maka tingkat kehalusan gilingan dari jagung harus

disesuaikann dengan usia binatang, apakah untuk penggemukan atau produksi

karena berpengaruh terhadap pertumbuhan ternak (Hall, 1983).

Dalam proses sistem kerja mesin pencacah jagung mengunakan tenaga

pengerak motor bensin sebesar 5,5 HP dengan spesifikasi putaran 3600 rpm.

Motor bensin adalah sumber daya dari alat pencacah jagung ini. Putaran dari

motor bensin ini dikonversikan melalui puli dan poros lalu pada mata pisau yang

digunakan untuk melakukan pencacah.

3

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian adalah untuk menguji kinerja mesin pencacah biji

jagung dengan tenaga pengerak motor listrik.

1.3 Manfaat Penelitian

Untuk mengetahui beberapa kapasitas mesin pencacah biji jagung dengan

menggunakan beberapa variasi putaran dari pengerak motor listrik (kg/jam).

4

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Morfologi Jagung

Jagung (Zea mays L) adalah tanaman semusim dan termasuk jenis

rumputan/graminae yang mempunyai batang tunggal, meski terdapat

kemungkinan munculnya cabang anakan pada beberapa genotipe dan lingkungan

tertentu. Batang jagung terdiri atas buku dan ruas. Daun jagung tumbuh pada

setiap buku, berhadapan satu sama lain. Bunga jantan terletak pada bagian

terpisah pada satu tanaman sehingga lazim terjadi penyerbukan silang. Jagung

merupakan tanaman hari pendek, jumlah daunnya ditentukan pada saat inisiasi

bunga jantan, dan dikendalikan oleh genotipe, lama penyinaran, dan suhu

(Subekti, et al 2011).

Tabel 1. Komposisi Kimia Jagung Berdasarkan Bobot Kering

Komponen Biji Utuh Endosperma LembagaKulit Ari

Tip Cap

Protein (%) 3,7 8,0 18,4 3,7 9,1Lemak (%) 1,0 0,8 33,2 1,0 3,8Serat Kasar (%) 86,7 2,7 8,8 86,7 -Abu (%) 0,8 0,3 10,5 0,8 1,6Pati (%) 71,3 87,6 8,3 7,3 5,3Gula (%) 0,34 0,62 10,8 0,34 1,6

Sumber: Inglett (1987)

2.2 Mesin Pencacah Jagung

Menurut (Syahni, R. I. 2015) perancangan mesin pencacah jagung bertujuan

untuk menghasilkan butiran-butiran biji jagung dalam hal pencacahan sangat

diperhatikan bagian-bagian utama dalam perancangan adapun bagian-bagian

4

5

pencacah jagung yaitu keragka alat, mata pisau, motor bensin, sabuk v, pulley dan

poros. Kerangka terbuat dari besi profil L atau disebut juga besi siku dengan

dimensi panjang 75 cm, lebar 47 cm dan tinggi 72 cm. Kerangka berfungsi

menopang dan mendukung konstruksi alat. Dengan adanya kerangka inilah tempat

melekatnya bagian-bagian lain seperti puli, motor bensin, poros dan lain-lain.

Mesin pencacah jagung ini mengunakan tenaga pengerak motor bensin

sebesar 5,5 HP dengan spesifikasi putaran 3600 rpm dengan spesifikasi putaran

600 rpm dengan mengunakan puli pengerak berdiameter 12 inchi. Ketebalan

pencacahan mesin ini mencapai 2 - 3 mm dengan kapasitas kerja mesin 50 kg/jam.

2.3 Elemen- Elemen Alat Pencacah Biji Jagung

2.3.1 Kerangka Alat

Kerangka alat berfungsi sebagai pendukung komponen lainnya yang terbuat

dari besi besi yang berbentuk siku yang akan disambung dengan menggunakan

teknik pengelasan.

2.3.2 Motor Listrik

Mesin-mesin yang dinamakan motor listrik dirancang untuk mengubah

energi listrik menjadi energi mekanis, untuk menggerakkan berbagai peralatan,

mesin-mesin dalam industri, pengangkutan dan lain-lain. Setiap mesin sesudah

dirakit, porosnya menonjol melalui ujung penutup (lubang pelindung) pada

sekurang-kurangnya satu sisi supaya dapat dilengkapi dengan sebuah cakram

sabuk mesin (pulley) atau sebuah gandengan untuk hubungan ke suatu penggerak

mula (generator) atau ke suatu mesin yang akan digerakkan (Daryanto, 2002).

6

Motor satu fase dengan kekuatan 1 HP banyak digunakan di industri-

industri rumah tangga, pabrik, bengkel, maupun perusahaan-perusahaan.

Disebut motor satu fase karena untuk menghasilkan tenaga mekanik, pada motor

tersebut dimasukkan tegangan satu fase. Untuk membentuk dua buah arus

listrik yang berbeda fase digunakan sistem penggeser fase sehingga dari satu

fase listrik yang dimasukkan akan membentuk listrik dua fase di dalam motor

listrik. Umumnya hal ini dapat dilaksanakan dengan memasang sebuah

rangkaian kumparan induktor maupun kapasitor secara seri pada kumparan

bantu.

2.3.3 Bantalan

Bantalan adalah 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. Jadi, bantalan dalam permesinan dapat

disamakan peranannya dengan pondasi pada gedung.(Sularso dan Suga, 2004)

Bantalan dapat diklasifikasikan atas dasar gerakan bantalan terhadap poros, yaitu :

1. Bantalan luncur. Pada bantalan ini terjadi gesekan antara poros dan bantalan

karena permukaan bantalan dengan perantara lapisan pelumas.

2. Bantalan gelinding. Pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian

yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding.

2.3.4 Poros

7

Poros merupakan salah satu bagian yang terpenting dari setiap mesin,

hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan

utama dalam transmisi ini dipegang oleh poros. Beberapa hal yang perlu

diperhatikan dalam merencanakan sebuah poros, yaitu:

1. Kekuatan poros

Suatu poros transmisi dapat mengalami beban puntir atau lentur ataupun

gabungan antara puntir dan lentur. Juga ada poros yang mendapat beban tarik

atau tekan. Kelelahan, tumbukan atau pengaruh konsentrasi tegangan bila

diameter poros diperkecil atau biila poros mempunyai alur pasak, harus

diperhatikan. Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk

menahan beban-beban di atasnya.

2. Kekakuan poros

Meskipun sebuah poros mempunyai kekuatan yang cukup tetapi jika lenturan

atau defleksi puntirnya terlalu besar akan mengakibatkan ketidaktelitian (pada

mesin perkakas) atau getaran dan suara. Karena itu, disamping kekuatan

poros, kekakuannya juga harus diperhatikan dan disesuaikan dengan macam

mesin yang akan dilayani poros tersebut.

3. Putaran kritis

Bila putaran suatu mesin dinaikkan maka pada suatu harga putaran tertentu

dapat terjadi getaran yang luar biasa besarnya. Putaran ini disebut putaran

kritis. Hal ini dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian

lainnya. Poros harus direncanakan hingga putaran kerjanya lebih rendah dari

putaran kritisnya.

8

4. Korosi

Bahan-bahan poros yang terancam kavitasi, poros-poros mesin yang berhenti

lama dan poros propeler dan pompa yang kontak dengan fluida yang korosif

sampai batas-batas tertentu dapat dilakukan perlindungan terhadap korosi.

2.3.5 Puli

Puli berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran yang dihasilkan dari

motor yang selanjutnya diteruskan lagi ke v-belt dan akan memutar poros. Puli

dibuat dari besi cor atau dari baja. Puli kayu tidak banyak lagi dijumpai. Untuk

konstruksi ringan diterapkan puli dari paduan aluminium (Stolk dan Kros, 1981).

Untuk menghitung kecepatan atau ukuran roda transmisi, putaran transmisi

penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda transmisi yang

digerakkan dikalikan dengan diameternya.

n1

n2=ℓ=

Dp

d p=1

u:u=1

ℓ …………………………………………………………1)

Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah

V=d p n2

60×1000 ……………………………………………………………………2)

Pemasangan puli dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu:

- Horizontal, pemasangan puli dapat dilakukan dengan cara mendatar

dimana pasangan puli terletak pada sumbu mendatar.

- Vertikal, pemasangan puli dilakukan secara tegak dimana letak

pasangan puli adalah pada sumbu vertikal. Pada pemasangan ini akan

terjadi getaran pada bagian mekanisme serta penurunan umur sabuk.

9

(Mabie dan Ocvirk, 1967).

2.3.6 Sabuk V

Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapesium. Sabuk V

dibelitkan di sekitar alur pulley yang berbentuk V pula. Transmisi sabuk yang

bekerja atas dasar gesekan belitan mempunyai beberapa keuntungan karena murah

harganya, sederhana konstruksinya dan mudah untuk mendapatkan perbandingan

putaran yang diinginkan. Kekurangan yang ada pada sabuk ini adalah terjadinya

slip antara sabuk dan pulley sehingga tidak dapat dipakai untuk putaran tetap atau

perbandingan transmisi yang tetap (Daryanto, 1993).

Menurut Smith dan Wilkes (1990), apabila pemindahan daya menggunakan

dua roda transisi, maka hubungan antara jarak kedua titik pusat sumbu roda

transisi dengan panjang sabuk dapat ditentukan dengan rumus:

L=2 C+1,57(D+d )(D−d )2

4 C .............................................................................3)

dimana:

L = Panjang efektif sabuk (mm)

C = Jarak antara kedua sumbu roda transmisi (mm)

D = Diameter luar efektif roda transmisi yang besar (mm)

d = Diameter luar efektif transmisi yang kecil (mm)

2.4 Pengujian Kapasitas Kerja Mesin

Kapasitas kerja suatu alat atau mesin didefenisikan sebagai kemampuan alat

dan mesin dalam menghasilkan suatu produk (contoh: Ha, Kg, Lt) pe rsatuan

10

waktu (jam). Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan

produk per kW per jam, bila alat/mesin itu menggunakan daya penggerak motor.

Jadi satuan kapasitas kerja menjadi: Ha.jam/kW, Kg.jam/kW, Lt.jam/kW.

Persamaan matematisnya dapat ditulis sebagai berikut: Kapasitas Alat = Produk

yang dihasilkan Waktu (Daywin, dkk, 2008).

2.4.1 Pengujian Kapasitas Teoritis

Kapasitas Teoritis (theoritical capacity), merupakan kapasitas maksimum

yang mungkin digunakan dari suatu sistem manufaktur dengan mengasumsikan

kondisi ideal. jika suatu pusat kerja memiliki 3 mesin dan dijadwalkan untuk

beroperasi normal selama 8 jam/hari, 5 hari/minggu, maka kapasitas teoritisnya

adalah : 3 x 8 x 5 = 120 jam/minggu.

2.4.2 Pengujian Kapasitas Efektif

Kapasitas Efektif adalah maksimum output dimana proses atau perusahaan

dapat beroperasi secara ekonomis pada kondisi normal. Pengukuran kapasitas

efektif alat dilakukan dengan membagi berat bahan yang diolah terhadap waktu

yang diperlukan selama pengolahan .

2.5 Efisiensi Kerja Mesin.

Untuk mengetahui efisiensi mesin pengupas kulit ari kopi didapat dengan

cara membagi antara kapasitas pengupasan dengan kapasitas hasil pemisahan (biji

yang dihasilkan dengan persamaan sebagai berikut:

η=CpCs

×100 %........................................................................................ (4)

Dimana:

11

η = Efisiensi (%)

Cp = Kapasitas Pengupasan (kg)

Cs = Kapasitas Pemisahan (kg)

III. METODELOGI

12

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan pada bulan November sampai dengan

Desember 2016 di Laboratorium Perbengkelan Program Studi Teknologi

Industri Pertanian (TIP) Politeknik Indonesia Venezuela (POLIVEN).

3.2 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian adalah satu unit mesin pencacah

biji jagung, tang, obeng, palu, stopwatch, tachometer, timbangan digital, alat-alat tulis dan

peralatan pendukung lainnya.

Pengujian kecepatan yang digunakan dalam penelitian antara lain puli dengan

diameter 3 inchi, 5 inchi, dan 7 inchi, sedangkan bahan uji yang digunakan adalah biji

jagung yang sudah matang dan sudah dikeringkan.

3.3 Metode Penelitian

Penelitian ini secara eksperimen menggunakan Rancangan Acak Kelompok

(RAK). Dengan pola faktorial, Dalam penelitian ini ada tiga parameter yang

digunakan yaitu: Kapasitas Kerja Mesin (KKM), Persentase biji jagung yang

tercacah (PBJT) dan Efisiensi Pencacah (EP).

3.4 Sumber Data

Sumber data yang digunakan dalam penelitian data primer. Data primer

yaitu Data yang pertama kali dicatat dan dikumpulkan oleh penulis. Data primer

dalam penelitian ini diperoleh dengan melakukan pengamatan dari hasil pencacah

biji jagung terhadap pengaruh variasi putaran poros.12

13

3.5 Tahapan Penelitian

Adapun tahapan penelitian sebagai berikut:

1) Mempelajari ukuran biji jagung yaitu melakukan pengukuran biji

jagung dengan mengunakan jangka sorong, pengukuran dilakukan

pada beberapa biji jagung yang dilakukan secara acak. Hasil

pengukuran yang didapat adalah tinggi biji kopi (T), dan diameter biji

jagung.

2) Penentuan jumlah bahan yaitu bahan yang digunakan dalam

pencacahan biji jagung yaitu 2 kg, 3 kg, dan 4 kg, pencacahan biji

jagung dilakukan sebanyak dua kali ulangan.

3) Penentuan kecepatan putaran poros dengan mengunakan 3 jenis puli

yaitu: 3 inchi, 5 inchi dan 7 inchi.

4) Analisis hasil terhadap Kapasitas Kerja Mesin (KKM), Persentase

biji jagung yang tercacah (PBJT) dan Efisiensi Pencacah (EP).

3.6 Teknik Pengumpulan Data

1. Kapasitas Kerja Mesin (Kg/jam)

Sulistiadi (2007) menyebutkan bahwa kapasitas kerja mesin secara actual

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.

KKM = BB/t …………………………………………………………………5)

Dimana :

KKM : Kapasitas Kerja Mesin (kg/jam)

BB : Berat Bahan awal (kg)

14

t : Waktu pengupasan (jam)

2. Persentase biji jagung yang tercacah

Persentase biji jagung yang tercacah=Berat biji jagung tercacahBerat total biji jagung

x100 %.(6)

3. Efisiensi Pencacahan

Pencacahan biji jagung diperoleh dengan membagi kapasitas kerja alat

dengan kapasitas teoritis yang diperoleh dari mesin atau dapat dituliskan dengan

rumus:

η mesin=OutputInput

x 100 % ................................................................................(7)

Dimana:

η = Efisiensi Pencacah (%)

Output = kapasitas Kerja Alat (kg/jam)

Input = Kapasitas Teoritis (kg/jam) => Input = n.j.ρ .1

kg/detik(s)

Dimana:

n = Rotasi Putar Permenit (rpm) dinamo listrik

j = jumlah mata pisau pencacah

ρ = Massa jenis biji jagung

s = waktu yang setelah pencacah.