Sesuai dengan fungsinya maka rancangan struktural mesin SRG dibuat sebagai berikut:
1. Rangka berdimensi 930 mm x 500 mm x 500 mm terbuat dari SS41 dengan
pengelasan antar sambungan menggunakan argon. Ketelitian diperlukan dalam proses pengeboran landasan unit press yang akan dipasang
menggunakan baut dan mur.
2. Press unit assy adalah bagian utama yang memerlukan ketelitian tinggi dan
harus dipasang pada poros yang tepat. Unit ini terdiri dari 34 bagian yang dibuat menggunakan bahan SS41. Dalam penelitian ini, variasi press unit
assy dilakukan pada bagian die pada punch dan die pada bushing dimana dimensinya akan disesuaikan dengan dimensi dan tingkat kepadatan dari
bulir yang akan dicetak.Pada bantalan Press unit assy ini dilengkapi dengan pemanas
3. Cylinder bertenaga hidrolik dengan fluida udara yang berkemampuan
menyalurkan tenaga satu sampai maksimum 10 MPa. 4.
Hopper assy terdiri dari lima bagian utama yaitu hopper holder, hopper guide, hopper, hopper extract dan guide pin. Material yang digunakan untuk
membuat unit ini terbuat dari SUS dan SS41. Titik kritis dalam desain ini terletak pada desain hopper dan hopper extract yang harus memperhatikan
angle of repose bahan campuran tepung yang akan dicetak menjadi bulir.
5. Control box berdimensi 40 x 60 x 15 cm diletakkan di samping mesin
pencetak bulir simulasi dan mudah dijangkau pada saat mesin dioperasikan. Control box dilengkapi penutup sebagai pengaman sistim elektrik termasuk
didalamnya sistim kontrol.
6. Air service unit merupakan penyalur tenaga fluida dari unit kompresor ke
unit silinder dan mampu memberikan tekanan yang berbeda-beda pada unit silinder. Dengan demikian, perlakuan tekanan yang diberikan pada saat
pencetakan dapat diatur berbeda-beda mulai dari 1 bar sampai dengan 10 MPa.
7. Cover mempunyai dimensi 810 x 504 x 502 mm dan terbuat dari material
SUS 8.
Compressor unit yang digunakan berkekuatan ¾ HP dan mampu dioperasikan pada 180 kgcm
2
. Sumber tenaga fluida yang dihasilkan akan disalurkan air service unit.
Dengan mendasarkan pada kriteria desain dan desain fungsional dan structural , maka penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan bulir yang sesuai
dengan konsep desain mesin pencetak SRG. Adapun konsep desain mesin pencetak SRG adalah bahan tepung campuran dapat meluncur dari hopper
menuju ruang pencetak, saat ruang telah terisi bahan maka silinder, bagian pensuplai akan meninggalkan ruang pencetak, untuk selanjutnya proses
pencetakan dilakukan. Sebelum proses pencetakan dapat diatur rasio pemadatan yaitu kedalam ruang cetak yang mampu diisi oleh bahan yang nantinya akan
dipadatkan sampai mendekati ketebalan bulir yang diinginkan Lampiran 1.bagian press unit Assy , lama pencetakan dan besar tekanan yang diberikan.
Pada saat proses pencetakan selesai dilakukan, bagian die akan mengeluarkan bulir beras simulasi. Proses pencetakan dapat dilakukan berulang sehingga
pensuplai akan mengisi ruang pencetak kembali sambil mendorong bulir yang
telah dihasilkan. Gambar piktorial dengan bagian-bagiannya dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Gambar piktorial mesin SRG
4.3 Hasil dan Pembahasan
4.3.1 Sifat Fisik Bulir dan Tepung Beras Varietas Ciherang dan Tepung
Aneka Sumber Karbohidrat
Data fisik bulir beras dan aneka sumber karbohidrat non beras digunakan dalam menentukan panjang dan lebar lubang pencetak, tekanan yang akan
diberikan pada bahan tepung yang akan dicetak serta sudut luncur tepung yang harus mampu masuk pada lubang pencetakan. Dari hasil pengukuran sifat fisik
bulir beras varietas Ciherang, diperoleh data sebagai berikut: rata-rata panjang 6.8±0.4 mm dan lebar 2.2±0.2 mm sehingga masuk katagori beras panjang
dengan ratio lonjong dalam skala USDA Haryadi 2008. Kekerasan bulir 62±12 N dan massa jenis bulir beras 780 kgm
3
. Sifat fisik beras varietas Ciherang dalam bentuk tepung adalah: sudut luncur
42.85±0.99
o
, indeks warna 92.13±0.13 dan massa jenis kamba 467.47±2.09 kgm
3
. Sementara itu, sepuluh aneka sumber karbohidrat nonpadi menujukkan
rata-rata sudut
luncur 39.38±7.80
o
, indeks
warna 73.13±12.03, dan massa jenis kamba 461.82±57.3 kgm
3
. Sudut luncur dan massa jenis aneka sumber karbohidarat serta bahan tepung campuran dapat
dilihat pada Tabel 4.3. Berdasarkan tabel tersebut, dapat dilihat bahwa sudut
4.1 2
.
Keterangan gambar 1.FrameRangka
2.Press unit 2.1. Ruang cetak
3. Silinder 4. Hopper
4.1.Saluran pengumpan sudut luncur
5. Control Box 6.Air Service Unit
7. Cover
luncur minimum bahan pangan nonpadi terdapat pada tepung tapioka 25.34
o
dan sudut luncur maksimum terdapat pada tepung sorgum 50.46
o
. Sementara itu, sudut luncur bahan SRG sebesar 32.89±0.61
o
. Tabel 4.3 Sudut luncur dan massa jenis kamba aneka sumber karbohidrat
Aneka sumber karbohidrat
Sudut luncur
o
Massa jenis kamba kgm
3
Pati garut 35.09±0.44
514.21±10.51 Pati ganyong
45.27±3.04 497.99±5.26
Pati sagu 41.47±0.65
498.68±4.09 Pati aren
40.08±0.01 540.86±1.21
Tepung tales beneng 34.27±0.05
396.32±0.09 Tepung ubi jalar putih
32.48±0.33 487.20±3.02
Tepung tapioka 25.34±4.86
467.70±0.47 Tepung jagung putih
49.16±1.14 399.08±5.86
Tepung sorgum 50.46±1.00
448.65±1.72 Tepung sukun
40.16±0.54 367.50±3.07
Tepung beras ciherang 42.85±0.99
467.47±2.09 Bahan bulir SRG
33.7±1.27 455± 0.00
4.3.2 Hasil Rancangan Mesin Pencetak SRG
Berdasarkan pada kriteria perancangan mesin pencetak SRG, hasil analisis rancang bangun mesin pencetak SRG Tabel 4.2 dan sifat fisik bahan
maka dihasilkan mesin pencetak SRG seperti tersaji pada Gambar 4.2. Bagian utama dan gambar piktorial mesin pencetak SRG disajikan pada Gambar 4.2
dan Lampiran 1.
Gambar 4.2 Hasil rancang bangun mesin pencetak SRG Untuk memenuhi kriteria perancangan mesin pencetak SRG pada dimensi,
massa jenis dan kekerasan bulir, maka: 1.
Dimensi tempat pencetakan SRG mempunyai panjang 6.8 mm, lebar 2.2 mm dan kedalaman 5.06 mm Gambar 4.3a. Kedalaman 5.06 mm merupakan
perkalian dari hasil pengukuran tebal beras varietas Ciherang sebesar
2.2±0.2 mm dengan faktor rasio pemampatan sebesar 2.3. Rasio pemampatan ini dapat diatur dari 1.9 sampai 2.3 Gambar 4.3c.
2. Pemenuhan kriteria massa jenis dan kekerasan bulir memperhatikan
kedalaman ruang cetak dan alat penekan yang memiliki kemampuan tekan sebesar 600 N Gambar 4.3b.
Sebagai upaya untuk memenuhi kriteria perancangan mesin pencetak SRG, maka sudut luncur diatur sehingga terjadi pengumpanan bahan pembuat
SRG dari hopper ke ruang pencetak Gambar 4.3f. Di dalam penelitian ini, sudut luncur diatur pada nilai minimum sampai dengan maksimum tepung
berbahan nonpadi Tabel 4.3 yaitu pada 25.34±4.86
o
sampai dengan 50.46±1.00
o
. Pengaturan optimum sudut luncur diperoleh jika menggunakan bahan SRG sebesar 32.89±0.99
o
.
Gambar 4.3 Bagian utama mesin pencetak SRG a lubang pencetak die, b penekan Punch, c pengatur rasio pemadatan, d pengatur
tekanan, e pengatur temperatur ruang cetak dan f hopper yang dilengkapi dengan pengaturan sudut pengumpan
Pengaturan sudut pengumpanan bahan dari hopper ke ruang cetak bulir sangatlah penting apabila bahan mempunyai kadar air yang berbeda. Hal ini
terjadi karena adanya peningkatan ikatan kohesifitas antar partikel tepung, khususnya antar lapisan partikel yang mempunyai sifat ikatan agloromerasi
secara spontan pada partikel tepung. Untuk mengakomodasi sudut luncur yang berbeda pada setiap bahan campuran, mesin pencetak SRG dilengkapi dengan
pengatur sudut luncur sampai 70
o
Gambar 4.3f. Pemberian sumber tekanan maksimum 10 MPa Gambar 4.3d, selain
mampu menghasilkan tekanan 600 N pada saat proses pencetakan juga mampu menghasilkan efek balik pengeluaran pada bulir yang dihasilkan pada saat
proses pencetakan dilakukan. Mekanisme ini akan mempermudah bulir keluar dari ruang pencetakan setelah proses pembentukan bulir selesai dilakukan.
Untuk memberikan waktu pengikatan partikel tepung maka mesin pencetak bulir SRG telah dilengkapi dengan lama tekan yang dapat diatur antara
0-5 detik. Dengan waktu pengaturan lama tekan 2 detik yang secara aktual membutuhkan waktu proses selama 4 detik maka kapasitas mesin hanya
mampu mencetak 900 bulirjam.
Mesin SRG dilengkapi pemanas pada bantalan ruang cetak dengan pengaturan temperatur 25-80
o
C Gambar 4.3e. Pengaturan ini dilakukan untuk persiapan proses terjadinya gelatinisasi pada bahan yang akan dicetak. Menurut
Haryadi 2008, suhu gelatinisasi pati beras dapat dibedakan menjadi tiga golongan yaitu beras bersuhu gelatinisasi rendah 70
o
C, sedang 70-74
o
C dan tinggi 74
o
C. Prosedur pengoperasian mesin pencetak bulir SRG yang telah dirancang
adalah a menghidupkan power untuk menghidupkan kompresor, sistim mekanik dan sistem kontrol, b melakukan pengaturan besarnya tekanan, lama
tekan serta pilihan manual setiap proses atau sistem pencetakan secara terus menerus, c masukkan bahan SRG pada hopper, dan d mesin pencetak bahan
SRG siap beroperasi.
4.3.3 Hasil Uji Fungsional Mesin Pencetak SRG
Mesin pencetak SRG menghasilkan panjang bulir yang lebih panjang dari pada bulir beras varietas Ciherang. Kondisi serrupa juga diperlihatkan pada
pengujian tebal bulir dimana bulir SRG lebih tebal dibandingkan dengan bulir beras varietas Ciherang. Berdasarkan perhitungan, rasio bulir beras SRG adalah
2.5 sedangkan bulir beras varietas Ciherang adalah 3.1. Berdasarkan standar USDA Haryadi 2008 bulir SRG masuk dalam kategori agak bulat sementara
beras varietas Ciherang masuk dalam kategori beras lonjong. Sebagai upaya memenuhi standar USDA, panjang lubang pencetakan dikurangi 3 mm dan
kedalaman ruang cetak diatur rasio pemampatannya Gambar 4.3c. Berdasarkan modifikasi tersebut maka dapat dihasilkan tebal bulir SRG
mendekati 2.2 mm dan rasio bulir 3.1.
Berdasarkan pengujian, massa jenis bulir SRG lebih rendah daripada bulir beras varietas Ciherang Tabel 4.4. Massa jenis bulir SRG ditentukan oleh
pengaturan rasio pemampatan sebesar 1.9 ketebalan ruang yang berisi tepung setebal 4.1 mm akan dikompres menjadi 2.2 mm, 2.1 dan 2.3. Pemberian rasio
pemampatan 1.9 sampai 2.3 akan menghasilkan kisaran massa jenis sebesar 620 sampai 770 kgm
3
. Rasio pemadatan pada proses pencetakan menghasilkan bobot per 1000
butir seperti disajikan pada Tabel 4.4. Dengan rasio pemampatan 1.9 menghasilkan bobot 17.5 g1000 butir, sedangkan pengoperasian mesin
pencetak pada rasio pemampatan 2.3 akan menghasilkan massa jenis seperti beras varietas Ciherang.
Hasil pengukuran uji kekerasan terhadap bulir SRG adalah 0.1-2 N. Nilai ini masih jauh dari nilai kekerasan bulir beras varietas Ciherang Tabel 4.4.
Kekerasan bulir SRG yang masih rendah mengakibatkan bulir masih rapuh. Pemberian tekanan lubang pencetakan sebesar 600 N belum mampu
