terjadinya benturan-benturan. Benturan-benturan tersebut dapat menghambat proses alir sikulasi fuida pada sistem pemompaan vakum yang tertutup.
Akibatnya tekanan dorong pompa yang dipengaruhi oleh debit fluida menjadi tidak optimum.
G. Pompa
Ada pandangan umum yang salah mengenai pompa vakum sebagai alat yang dapat menyedot gas dari suatu ruangan karena sebenarnya tidak ada gaya
sedotan. Apabila beberapa molekul di suatu bagian ruangan dikeluarkan, maka molekul yang tertinggal akan segera bergerak mengisi ruangan yang
ditinggalkan memiliki kepadatan yang lebih rendah. Dengan kata lain, pompa vakum tidak dapat mengeluarkan molekul gas hingga ada molekul gas
yang memasuki dari pompa vakum tersebut. Pompa vakum adalah sebuah peralatan yang dapat mengeluarkan udara
dan gas-gas lain dari suatu ruangan tertutup. Sebagai hasil dari pengeluaran gas ini adalah terbentuknya ruangan yang bertekanan lebih rendah daripada
tekanan atmosfir lingkungan. Ada beberapa jenis pompa vakum yang dipergunakan secara luas, beberapa diantaranya yaitu Ejector jet pumps
Liquid Ring Pumps , Dry Vacuum Pumps.
H. Stainless Steel
Stainless steel adalah deskripsi umum untuk kelompok produk baja yang
memiliki unsur tambahan krom sebanyak minimum 12 dan bahan lain seperti nikel, molibdenum, titanium, dan karbon dalam jumlah yang
bervariasi. Dalam perkembangan selanjutnya, stainless steel dikenal dari dua sifatnya yaitu daya tahan terhadap korosi dan kebutuhan perawatan minimal.
Daya tahan stainless steel terhadap korosi sebenarnya berasal dari adanya lapisan oksida krom yang terkandung pada bahan penyusun stainless steel
tersebut. Berbeda dari oksida besi, oksida krom memiliki sifat-sifat berikut : tipis hampir tak terlihat, stabil, tahan lama durability, lembam, sangat
lengket pada campurannya dan lapisan oksida dapat memperbaiki sendiri. Lapisan ini memberikan perlindungan yang sangat baik kepada baja, dimana
apabila lapisan ini mengalami pengikisan maka lapisan yang baru akan segera terbentuk secara langsung.
Ada beberapa jenis stainless steel, yang mana memiliki perbedaan pada kemampuannya terhadap korosi. Beberapa jenis stainless steel yang paling
penting dan umum digunakan mengandung 18 krom dan 8 nikel. Rasio 188 menghasilkan daya tahan terhadap korosi yang tinggi pada selang suhu -
160° C hingga titik cair baja yaitu sekitar 1450° C. Dua jenis bahan stainless steel yang umum di pasaran adalh jenis 304 dan
316. stainless steel tipe 316 memiliki keunggulan disbanding tipe 304 dalam hal ketahanan terhadap bahan yang bersifat korosif sebab jenis ini memiliki
tambahan unsure molybdenum. Secara lengkap sifat dari kedua jenis bahan stainless steel tipe 304 dapat dilihat pada Lampiran 12. dan stainless steel tipe
316 dapat dilihat pada Lampiran 13.
I. Aspek Ergonomika
Kata ”Ergonomika” berasal dari bahasa Yunani dan berdasarkan asal katanya, Ergonomika tersusun atas kata Ergos yang berarti kerja dan Nomos
yang berarti aturan atau hukum. Pada mulanya ilmu ini hanya terbatas pada studi waktu dan gerak, namun kemudian di Amerika berkembang dan terkenal
dengan hukum Engineering. Di Inggris terkenal dengan nama Ergonomies, di Belanda Ergonomie, di Jepang Labor Science dan di Indonesia dikenal dengan
nama Ergonomika Kusen, 1989. Penerapan Ergonomika pada desain alat, sudah semakin berkembang
sejalan dengan perkembangan teknologi. Menurut Kusen 1989, penerapan Ergonomika pada berbagai jenis pekerjaan telah terbukti menyebabkan
perbaikan efisiensi dan kenaikan produktivitas yang dapat dilihat dari kualitas dan kuantitas hasil kerja sebesar 10 atau lebih.
Tujuan yang hendak dicapai dengan ergonomika adalah : 1.
Efisiensi kerja, merupakan usaha menciptakan hubungan kerja sehingga diperoleh hasil kerja yang maksimal dengan mempergunakan tenaga
seminimal mungkin.
2. Kesehatan kerja yang merupakan pencegahan atau minimisasi
kemungkinan terjadinya penyakit sebagai akibat dari kerja yang dilakukan. 3.
Keselamatan kerja, artinya perencanaan hubungan kerja sedemikian rupa sehingga terjamin suatu kemungkinan terhadap kecelakaan kerja.
4. Kenyamanan kerja, dimana terciptanya hubungan kerja untuk memperoleh
kenyamanan terhadap pekerja.
Pengeluaran tenaga seseorang dapat ditinjau dari segi pengeluaran tenaga total tubuh atau laju metabolisme dan pengeluaran tenaga mekanis. Tenaga
makanis tubuh nerupakan tenaga yang dapat dimanfaatkan dan disalurkan melalui kerja otot. Sedangkan tenaga total tubuh adalah seluruh tenaga yang
digunakan oleh tubuh manusia untuk melakukan suatu pekerjaan. Besarnya tenaga mekanis seseorang yang disalurkan akan berbeda jika
disalurkan melalui tangan dengan tenaga yang disalurkan melalui kaki atau kombinasi keduanya. Perbedaan kapasitas kerja seseorang sangat ditentukan
oleh faktor somatik, adaptasi, psikis, cara kerja dan lingkungan fisik. Tingkat kerja fisik yang diukur berdasarkan tingkat penggunaan energi dapat dilihat
pada Tabel 2.2.
Tabel 2.3. Tingkat kerja fisik yang diukur berdasarkan tingkat penggunaan energi Pria dewasa sehat Mc Cormick, 1984
Tingkat Kerja Konsumsi
Energi dalam 8 jam kkal
Konsumsi Energi
kkalmenit Konsumsi
Oksigen Litermenit
Denyut Jantung
Pulsamenit Istirahat
720 1,5
0,3 60 – 70
Sangat Ringan 768 – 1200
1,6 – 2,5 0,32 – 0,5
65 – 75
Ringan 1200 – 2400
2,5 – 5,0 0,5 – 1,0
75 – 100
Sedang 2400 – 3600
5,0 – 7,5 1,0 – 1,5
100 – 125
Berat 3600 – 4800
7,5 – 10,0 1,5 – 2,0
125 – 150
Sangat Berat 4800 – 6000
10,0 – 12,5 2,0 – 2,5
150 – 180
Luar Biasa Berat 6000
12,5 2,5
180
Perhitungan besarnya tenaga yang digunakan dalam dalam step test dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
P = t
s g
m ×
× ×
2 .
4 Dimana : P = Tenaga yang digunakan kaldetik
m = Beban badan kg g = Gaya gravitasi 9,8 ms
2
s = Jarak yang ditempuh m t
= Waktu detik
J. Perancangan Desain
Menurut Harsokoesoemo 1999 perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh
masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan itu sendiri terjadi melalui serangkaian kegiatan yang berurutan. Kegiatan-kegiatan dalam proses
perancangan dinamakan fase. Fase–fase proses perancangan tersebut dapat digambarkan pada suatu diagram alir sebagaimana terlihat pada Gambar 2.5.
Gambar 2.5. Diagram alir proses perancangan
Kebutuhan
Analisis masalah, spesifikasi produk dan perencanaan proyek
Perancangan konsep produk
Evaluasi produk hasil rancangan Perancangan produk
Dokumen untuk pembuatan produk
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan pada bulan Desember 2005 sampai dengan bulan Mei 2006, bertempat di Laboratorium Perbengkelan, Departemen Teknik
Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian dan Laboratorium Lapangan Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor.
B. Bahan dan Alat 1. Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Pipa silinder terbuat dari stainless steel untuk bagian pemerah. b. Silinder pejal terbuat dari stainless steel untuk bagian pemerah.
c. Naple selang terbuat dari stainless steel untuk dudukan selang. d. Karet pemerah berwarna hitam sebagai media pengganti tangan manusia
dalam melakukan pemijitan dan pemerahan. e. Klem berfungsi sebagai pengencang.
f. Selang sebagai penghubung dalam penyaluran udara dan aliran susu. g. Pompa injak sebagai pemberi tekanan udara ke bagian pemerah.
h. Wadah penampung susu terbuat dari Alumunium untuk menampung susu.
i. Pompa vakum untuk membantu dalam penghisapan susu. j. Triple joint sebagai pembagi aliran udara dari pompa injak menuju
bagian pemerah. k. Soket sebagai dudukan untuk naple selang.
2. Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam membantu proses penelitian alat pemerah susu sapi adalah sebagai berikut:
a. Meteran untuk mengukur panjang. b. Las argon untuk menyambung bahan stainless steel.
c. Mesin bubut untuk mengecilkan ukuran socket dan membuat lubang pada silinder pejal.
d. Gerinda dan amplas untuk menghaluskan bahan.
Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pendekatan rancangan secara umum yaitu berdasarkan pendekatan rancangan fungsional
dan pendekatan rancangan struktural. Adapun tahapan penelitian yang dilaksanakan yaitu seperti tampak pada Gambar 3.1.
MULAI
IDENTIFIKASI MASALAH
ANALISIS PERANCANGAN
PEMBUATAN MEKANISME ALAT PEMERAH
UJI FUNGSIONAL
PERAKITAN MODIFIKASI
SELESAI UJI
PERFORMANSI
Gambar 3.1. Tahapan penelitian
1. Identifikasi Masalah
Pemerahan sapi secara manual banyak dilakukan oleh para peternak kecil di seluruh Indonesia. Walaupun sudah ada mesin pemerah sapi
otomatis yang banyak dijual di toko alat-alat pertanian, peternak tidak pernah berniat untuk membelinya karena harganya sangat mahal dan tidak
terjangkau oleh para peternak yang pada umumnya hanya memiliki beberapa ekor sapi. Harga mesin pemerah susu sapi otomatis berkisar
antara 18 juta rupiah hingga 30 juta rupiah. Pemerahan secara manual dilakukan dengan menggunakan tangan
secara satu per satu memerah setiap puting susu sapi. Pada umumnya setiap ekor sapi memiliki empat puting dalam satu ambing sapi, sehingga
setiap kali memerah seekor sapi membutuhkan empat kali pemerahan ke setiap puting susu sapi. Pemerahan secara manual dapat dilihat pada
Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Pemerahan secara manual
Para peternak menampung susu ke dalam wadah yang terbuka dan langsung bersentuhan dengan udara, sehingga ada kemungkinan susu
tercemar udara kotor yang tidak terdeteksi. Selain itu juga kebersihan kandang sapi mempengaruhi sterilitas susu yang dihasilkan. Bila kandang
tidak terawat dan kotor, maka akan ada kemungkinan kotoran akan masuk kedalam wadah penampung susu. Pembersihan kandang sapi secara rutin
dan berkala dilakukan setiap dua kali sehari yaitu pagi dan sore hari. Keadaan kandang sapi yang kotor dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Keadaan kandang yang kotor
Setiap kali melakukan pemerahan, susu yang terdapat dalam ambing sapi harus benar-benar habis. Ini dikarenakan adanya penyakit mastitis
yang disebabkan oleh sisa susu yang tidak dikeluarkan habis sehingga susu menjadi bakteri dan penyakit bagi sapi. Hinggapnya kotoran dan bakteri
pada susu sapi dikarenakan pada saat sapi duduk di lantai kandang yang kotor seperti terlihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.4. Sapi yang sedang duduk di kandang
Setelah melihat keadaan keadaan kandang yang kotor, sangat memungkinkan bakteri dari lingkungan kandang terutama dari lantai akan
masuk ke dalam puting sapi pada saat sapi duduk-duduk di lantai. Oleh karena itu sebelum melakukan pemerahan, sapi-sapi yang akan diperah
perlu dibersihkan terlebih dahulu terutama di bagian ambingnya. Sapi yang sedang dibersihkan dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5. Sapi yang sedang dibersihkan
Susu mempunyai kandungan air yang tinggi, pH yang mendekati normal dan kandungan nutriennya yang tinggi. Faktor-faktor ini
merupakan habitat yang cocok untuk pertumbuhan optimum mikroorganisme Fatmawati, 2003. Susu juga mengandung vitamin,
dimana beberapa spesies bakteri dapat memanfaatkannya untuk proses fermentasi dan berkembang. Oleh karena itu diperlukan penanganan
khusus Walstra dan Jenner, 1983; Jay , 1997 Susu sangat mudah rusak, mengandung mikroorganisme patogen
penyebab penyakit dan mikroorganime apatogen yang dalam waktu singkat dapat mengubah penampilan fisik dan aroma susu. Susu yang
normal mempunyai warna putih kekuningan. Kontaminasi oleh debu dan bakteri terjadi segera setelah susu diperah. Susu dikatakan berkualitas
tinggi, apabila jumlah mikroorganisme rendah, bebas dari kuman penyakit juga mempunyai rasa yang sedikit manis dan bau harum yang khas
Rahman et al., 1992
2. Analisis Perancangan
Analisis perancangan digunakan untuk menentukan kebutuhan komponen-komponen yang digunakan untuk membuat mekanisme alat
pemerah. Analisis ini terdiri dari analisis fungsional dan analisis struktural. Dalam analisis fungsional dilakukan penentuan fungsi komponen-
komponen yang diperlukan untuk membuat alat pemerah. Sedangkan analisis struktural menentukan bentuk dan komponen-komponen yang
sesuai dengan besarnya kebutuhan bahan yang telah dianalisis melalui pendekatan-pendekatan teoritis. Dasar-dasar perancangan mekanisme alat
pemerah dapat dilihat pada Tabel 3.1. Rancangan mekanisme alat pemerah terdiri dari beberapa bagian
utama, yaitu : a. Bagian Pemerah
b. Karet Pemerah c. Selang
d. Pompa Injak e. Pompa Vakum
f. Wadah Penampung Susu
Tabel 3.1. Dasar-dasar perancangan mekanisme alat pemerah
No. Nama Bagian
Dasar Rancangan
1. Bagian Pemerah
Dirancang sebagai rangka atau dudukan bagi karet pemerah dan selang-selang yang akan
dihubungkan. Bagian ini diusahakan tidak terlalu berat agar nyaman bagi sapi. Bahan harus
stainless steel agar tidak mudah berkarat dan aman untuk produk pangan. Ukuran bagian ini
disesuaikan dengan ukuran karet pemerah yang ada di pasaran.
2. Karet Pemerah
Bahan terbuat dari karet agar dapat bergerak memijit puting sapi. Bahan karet tidak kaku dan
fleksibel.
3. Selang Selang yang digunakan harus kuat dan tahan
terhadap tekanan tinggi. Bahan dalam selang harus aman bagi pangan terutama selang yang
dilalui aliran susu tidak mengandung bahan kimia yang membahayakan kesehatan.
4. Pompa Injak
Pompa injak harus mampu menggerakkan karet memijat dan memerah. Tabung pompa tidak
boleh ada kebocoran karena dapat mengurangi tekanan yang diberikan ke karet pemerah. Kuda-
kuda atau dudukan pompa harus kuat dan kokoh agar dalam penggunaan tidak mudah patah
karena terinjak.
5. Pompa Vakum
Pompa harus mampu membuat vakum wadah penampung susu dan bagian dalam karet
pemerah, agar saat melakukan pemerahan, bagian pemerah tidak jatuh ke lantai karena
gravitasi dan dapat membantu dalam pengeluaran susu dari puting sapi.
6. Wadah Penampung
Susu Wadah penampung susu harus kuat dan tahan
terhadap proses penghisapan vakum. Minimal ketebalan bahan yaitu 1 mm. wadah penampung
susu terbuat dari bahan Alumunium. Kapasitas minimal adalah mampu menampung lima liter
susu, karena biasanya setiap kali pemerahan sapi mampu menghasilkan lima liter susu.
3. Pembuatan Mekanisme Alat Pemerah
Pembuatan alat pemerah ini diawali dengan mengkonsep desain alat pemerah dengan menggambar skets di kertas gambar, lalu dilakukan
pemilihan bahan yang tepat terutama pada bagian terpenting yaitu bagian pemerah. Dalam membuat bagian pemerah melalui proses pemotongan,
pembubutan, pengelasan, dan penghalusan. Bagian-bagian lain seperti
karet pemerah, selang, pompa injak, pompa vakum dan wadah penampung susu didapat dengan membeli dan disesuaikan dengan kebutuhan yang
sudah dianalisis secara fungsional dan struktural.
4. Uji Fungsional
Uji fungsional dilakukan untuk manguji setiap bagian alat apakah dapat bekerja sesuai dengan fungsi masing-masing. Setiap bagian diuji
secara terpisah, karena bila ada kerusakkan atau sistem tidak bekerja, dapat diketahui bagian mana yang rusak atau tidak bekerja sebagaimana
mestinya. Ada kemungkinan alat dimodifikasi sebelum uji performansi yang disebabkan karena munculnya ide baru atau ada sedikit permasalahan
yang dirasa dapat mempengaruhi kinerja alat. Uji fungsional ini juga berguna sebagai uji pendahuluan sebelum alat diuji untuk memerah susu
sapi.
5. Perakitan
Setelah semua bagian-bagian utama siap, yang dilakukan selanjutnya adalah perakitan bagian-bagian tersebut menjadi suatu sistem alat
pemerah. Yang dilakukan pada proses perakitan ini adalah menghubungkan bagian-bagian utama dengan selang. Agar tidak ada
kebocoran udara, maka pada setiap pangkal dan ujung selang harus dikencangkan dengan menggunakan klem.
6. Uji Performansi
Uji performansi berbeda dengan uji fungsional, pada uji performansi yaitu menguji alat langsung diterapkan dalam memerah susu dan
melakukan pengukuran-pengukuran seperti kapasitas pemerahan, energi yang digunakan operator saat memerah.
Uji performansi kapasitas alat pemerahan dengan mengukur banyaknya susu yang dihasilkan selama 5 menit pemerahan dengan
menggunakan pompa vakum 0,25 hp dan mengukur kapasitas dengan menggunakan pompa vakum 0,33 hp selama 8 menit 30 detik.
Pada uji beban kerja menggunakan metode step test untuk mengetahui data denyut jantung dan energi yang dikonsumsi oleh operator.
Prosedurnya adalah melakukan step test sebanyak 30 langkah naik turun
kursi, kemudian diukur waktu lamanya step test dan mengukur denyut jantung per menit setelah step test dengan menggunakan HRM Heart
Rate Monitor
7. Modifikasi
Modifikasi dapat dilakukan setelah uji fungsional ataupun setelah uji performansi. Pada modifikasi setelah uji fungsional biasanya dilakukan
perbaikan dan perubahan pada bagian yang kurang bekerja dengan semestinya, sedangkan pada modifikasi setelah uji performansi biasanya
karena adanya permasalahan yang muncul saat uji performansi. Modifikasi alat dilakukan apabila pada saat diuji dalam memerah susu sapi masih
belum berhasil menghasilkan susu. Modifikasi dilakukan terus menerus sebagai proses iterasi desain menuju kesempurnaan alat yang dirancang.
Bila alat sudah bekerja secara sempurna maka proses modifikasi dihentikan, yang berarti alat telah selesai dibuat dan siap digunakan.
IV. ANALISIS RANCANGAN A. Kriteria Rancangan
Alat pemerah susu sapi semi otomatis ini merupakan modifikasi dari mesin pemerah susu sapi otomatis yang sudah ada. Alat ini dirancang untuk
memenuhi kebutuhan alat pemerah susu sapi yang harganya terjangkau oleh para peternak kecil.
Perbedaannya dengan mesin pemerah susu sapi otomatis yaitu pada alat ini tidak adanya pulsator sebagai pengatur irama pemijitan dan penghisapan. Pada
alat pemerah susu sapi semi otomatis ini pemijitan dilakukan oleh mekanisme pompa injak sedangkan penghisapan dilakukan oleh mekanisme pompa
vakum. Pada mesin pemerah susu sapi otomatis pemijitan dan penghisapan hanya dilakukan oleh pompa vakum yang memiliki pulsator sebagai pengatur
irama pemijatan dan penghisapan.
B. Rancangan Fungsional
Alat pemerah susu sapi semi otomatis ini terbuat dari beberapa bagian utama. Bagian-bagian tersebut adalah : bagian pemerah, karet pemerah,
selang, pompa injak, pompa vakum dan wadah penampung susu. Fungsi dari bagian-bagian tersebut adalah sebagai berikut :
1. Bagian Pemerah Bagian pemerah berfungsi sebagai rangka bagi karet pemerah dan
selang-selang yang akan dihubungkan. Bagian pemerah harus ringan dan kuat agar bila jatuh tidak mudah hancur.
2. Karet Pemerah Karet pemerah berfungsi menggantikan gerakan tangan manusia dalam
memijat dan memerah puting susu. Karet pemerah terdapat di dalam bagian pemerah. Karet pemerah bersifat elastis tetapi tidak terlalu elastis
dan harus agak keras. 3. Selang
Selang berfungsi untuk aliran udara dari pompa injak ke bagian pemerah yang bertujuan menggerakkan karet pemerah. Selang ini juga
berfungsi mengalirkan susu dari bagian pemerah ke wadah penampung susu serta menghubungkan wadah penampung susu dengan pompa vakum.
Selang ini harus mampu menahan udara bertekanan tinggi, terutama pada bagian yang dilalui udara vakum.
4. Pompa Injak Pompa injak berfungsi sebagai pemberi tekanan udara ke bagian
pemerahan agar dapat menggerakkan karet seperti memijat puting susu. Pompa injak digerakkan oleh kaki manusia dengan menginjak pada
pijakan pompa secara naik turun. 5. Pompa Vakum
Pompa vakum berfungsi memberikan gaya hisap terhadap puting susu, sehingga pada saat keadaan vakum bagian pemerah tidak jatuh ke lantai
dan dapat terus menempel pada puting susu serta membantu dalam pengeluaran susu dari ambing sapi.
6. Wadah Penampung Susu Wadah penampung susu berfungsi menampung susu yang telah
melewati selang dari bagian pemerah. Wadah terbuat dari bahan yang steril untuk pangan dan tidak mengandung unsur logam berat yang
membahayakan. Wadah ini harus dalam keadaan vakum agar proses penghisapan susu oleh pompa vakum berjalan sempurna.
C. Rancangan Struktural
