Rancang Bangun Alat Pengupas Kulit Tanduk Kopi Mekanis

TINJAUAN PUSTAKA

Kopi
Kopi adalah tanaman yang berasal dari Afrika. Selain sebagai bahan
minuman, kopi juga digunakan sebagai perisa berbagai macam pangan. Kopi
bukan produk homogen; ada banyak varietas dan beberapa cara pengolahannya.
Jenis kopi yang dibudidayakan di Indonesia kini, terutama dari jenis Robusta 80%
dari seluruh produksi kopi Indonesia, Arabika (10 - 15%) dan sedikit Liberika
serta belakangan juga jenis Arabusta yang merupakan hasil persilangan jenis
Arabika dan Robusta. Daerah-daerah produksi kopi terpenting di Indonesia
meliputi Sumatera, Jawa, NTB, Sulawesi dan NTT, yang termasuk ke dalam kopi
rakyat. Sedangkan daerah kopi perkebunan meliputi Jawa Timur, Jawa Tengah
dan Sumatera Utara (Spillane, 1990).
Menurut Budiman (2012) taksonomi tanaman kopi adalah sebagai berikut:
Kingdom

: Plantae

Divisi

: Spermatophyta

Subdivisi

: Angiospermae

Kelas

: Dicotyledoneae

Ordo

: Rubiales

Famili

: Rubiaceae

Genus

: Coffea

Spesies

: Coffea sp.
Seperti umumnya tumbuhan tingkat tinggi, tanaman kopi juga dapat

dibedakan atas akar, batang, daun dan bunga. Masing-masing organ ini
mempunyai ciri morfologi tersendiri. Persamaan dan perbedaan dengan tumbuhan
4
Universitas Sumatera Utara

5

lain inilah yang menjadi salah satu dasar pengklasifikasiannya.
Akar
Secara alami tanaman kopi memiliki akar tunggang sehingga tidak mudah
rebah. Tetapi akar tunggang tersebut hanya dimiliki oleh tanaman kopi yang
bibitnya berupa bibit semaian atau bibit sambungan (okulasi) yang batang
bawahnya merupakan semaian. Tanaman kopi yang bibitnya berasal dari bibit
stek, cangkokan, atau bibit okulasi yang batang bawahnya merupakan bibit stek

tidak memiliki akar tunggang sehingga relatif mudah rebah.
Batang
Tanaman kopi tumbuh tegak, bercabang, dan bila dibiarkan tumbuh dapat
mencapai tinggi 12 m. Kopi mempunyai sistem percabangan yang agak berbeda
dengan tanaman lain. Tanaman ini mempunyai beberapa jenis cabang yaitu cabang
reproduksi, cabang primer, cabang sekunder, cabang kipas, cabang pecut, cabang
balik, dan cabang air (Najiyati dan Danarti, 1997).
Daun
Kopi mempunyai bentuk daun bulat telur, ujungnya agak meruncing
sampai bulat. Daun tersebut tumbuh pada batang, cabang dan ranting-ranting
tersusun berdampingan. Permukaan daun kopi berbeda-beda, ada yang datar tetapi
ada pula yang berbentuk seperti talang; hal ini tergantung pada jenisnya pula.
Daun dewasa berwarna hijau tua, sedangkan daun yang masih muda berwarna
perunggu. Demikan pula mengenai ukuran besar daun pun berbeda-beda, ada
yang berukuran panjang 10 - 20 cm, lebar 1,5 - 7,5 cm, tetapi ada yang lebih besar
atau lebih kecil. Umur daun rata-rata satu tahun, setelah itu berguguran satu demi
satu (AAK, 1988).

Universitas Sumatera Utara

6

Bunga
Tanaman kopi umumnya akan mulai berbunga setelah berumur ± 2 tahun.
Mula-mula bunga ini keluar dari ketiak daun yang terletak pada batang utama atau
cabang reproduksi. Tetapi bunga tersebut biasanya tidak berkembang menjadi
buah dan hanya dihasilkan oleh tanaman-tanaman yang masih sangat muda.
Bunga yang jumlahnya banyak akan keluar dari ketiak daun yang terletak pada
cabang primer. Kuncup bunga berkembang secara serempak dan bergerombol.
Bunga tersusun dalam kelompok yang masing-masing terdiri dari 4 - 6
kuntum bunga. Pada setiap ketiak daun dapat menghasilkan 2 - 3 kelompok
bunga, sehingga setiap daun dapat menghasilkan 8 - 18 kuntum bunga, atau setiap
buku menghasilkan 16 - 36 kuntum bunga. Bunga kopi berukuran kecil,
mahkotanya berwarna putih dan berbau harum. Kelopak bunga berwarna hijau,
pangkalnya menutupi bakal buah yang mengandung dua bakal biji. Benang
sarinya terdiri dari 5 - 7 tangkai yang berukuran pendek.
Setelah

terjadi

penyerbukan,

secara

perlahan-lahan

bunga

akan

berkembang menjadi buah. Mula-mula mahkota bunga tampak mengering dan
berguguran. Kemudian kulit buah yang berwarna hijau makin lama makin
membesar. Bila sudah tua kulit ini akan berubah menguning dan akhirnya menjadi
merah tua. Waktu yang diperlukan sejak terbentuknya bunga hingga buah menjadi
matang ± 6 - 11 bulan, tergantung dari jenis dan faktor-faktor lingkungannya.
Kopi Arabika membutuhkan waktu 6 - 8 bulan, sedang kopi Robusta 8 - 11 bulan.
Bunga kopi biasanya akan mekar pada permulaan musim kemarau sehingga pada
akhir musim kemarau telah berkembang menjadi buah yang siap dipetik
(Najiyati dan Danarti, 1997).

Universitas Sumatera Utara

7

Buah kopi yang muda berwarna hijau, tetapi setelah tua menjadi kuning
dan kalau masak warnanya menjadi merah. Besar buah kira-kira 1,5 × 1 cm dan
bertangkai pendek. Pada umumnya buah kopi mengandung 2 butir biji. Tetapi ada
kalanya hanya ada satu butir biji, bahkan ada pula yag berbiji 3 - 4 butir. Buah
kopi terdiri dari kulit dan biji. Kulit terdiri dari lapisan bagian luar tipis
(eksokarp), daging buah (mesokarp) dan kulit tanduk (endocarp). Biji terdiri dari
dua bagian yaitu kulit biji atau kulit tanduk dan putih lembaga (endosperma)
(AAK, 1988).

Gambar 1. Susunan buah kopi
Varietas
Menurut AAK (1988) walaupun jenis kopi banyak sekali jumlahnya,
namun dalam garis besarnya ada tiga jenis besar, yaitu:
a. Kopi Arabika
Kopi Arabika berasal dari pegunungan Ethiopia (Afrika). Kopi jenis ini berdaun
kecil, halus dan mengkilat, panjang daun 12 - 15 cm × 6 cm, panjang buah 1,5 cm.

Kopi Arabika memiliki biji buah lebih besar, berbau harum dan rasanya lebih
enak.

Universitas Sumatera Utara

8

b. Kopi Canephora atau Robusta
Kopi Canephora berasal dari hutan-hutan khatulistiwa di Afrika, dari pantai barat
sampai di Uganda. Kopi jenis ini berdaun besar dengan panjang lebih dari
20 cm × 10 cm bergelombang, panjang buah ± 1,2 cm. Bau dan rasa kopi
Canephora tidak seenak kopi Arabika sehingga harganya lebih rendah, tetapi
produksinya lebih tinggi.
c. Kopi Liberika
Kopi Liberika berasal dari dataran rendah dekat Monrovia di Liberika. Kopi jenis
ini berdaun lebat, besar dan mengkilat, buah besar sampai 2/3 cm, tetapi biji kecil.
Jenis Arabika yang tidak tahan terhadap serangan Hemileia vastatrix
menyebabkan didatangkannya jenis-jenis baru seperti kopi Liberika. Dengan
adanya tanaman campuran di satu kebun antara Arabika dan Liberika, maka
secara tidak sengaja akan terjadi persilangan yang menghasilkan jenis-jenis baru,

yakni apa yang disebut hibrida. Adapun hibrida-hibrida yang semula terkenal
adalah:
a. Arabika × Liberika
b. Liberika × Robusta
c. Arabika × Robusta
Syarat tumbuh
Pada umumnya tanaman kopi menghendaki tanah yang lapisan atasnya
dalam, gembur, subur, banyak mengandung humus dan permeabel, atau dengan
kata lain tekstur tanah harus baik. Tanah dengan struktur atau tekstur baik adalah
tanah yang berasal dari abu gunung berapi atau yang cukup mengandung pasir.
Tanaman kopi menghendaki tanah dengan pH 5,5 - 6,5. Kopi Arabika tumbuh

Universitas Sumatera Utara

9

optimal di dataran tinggi antara 1250 - 1850 m dari permukaan laut dengan suhu
17 - 21oC. Di Jawa kopi Canephora tumbuh optimal di ketinggian 300 - 700 m,
sedangkan di tanah asalnya sampai ketinggian 1250 m dari permukaan laut.
Temperatur yang dikehendaki untuk jenis ini ialah 21 - 24oC. Batas minimal curah

hujan yang dikehendaki dalam satu tahun sekitar 1000 - 2000 mm, sedangkan
yang optimal sekitar 1750 - 2500 mm (AAK, 1988).
Panen
Pemanenan buah kopi yang umum dilakukan dengan cara memetik buah
yang telah masak pada tanaman kopi adalah berusia mulai sekitar 2,5 - 3 tahun.
Buah matang ditandai oleh perubahan warna kulit buah. Kulit buah berwarna
hijau tua adalah buah masih muda, berwarna kuning adalah setengah masak dan
jika berwarna merah maka buah kopi sudah masak penuh dan menjadi kehitamhitaman setelah masak penuh terlampaui (over ripe). Untuk mendapatkan hasil
yang bermutu tinggi, buah kopi harus dipetik dalam keadaan masak penuh. Kopi
Robusta memerlukan waktu 8 - 11 bulan sejak dari kuncup sampai matang,
sedangkan kopi Arabika 6 - 8 bulan. Beberapa jenis kopi seperti kopi Liberika dan
kopi yang ditanam di daerah basah akan menghasilkan buah sepanjang tahun
sehingga pemanenan bisa dilakukan sepanjang tahun. Kopi jenis robusta dan kopi
yang ditanam di daerah kering biasanya menghasilkan buah pada musim tertentu
sehingga pemanenan juga dilakukan secara musiman. Musim panen ini biasanya
terjadi mulai bulan Mei atau Juni dan berakhir pada bulan Agustus atau
September (Prastowo, dkk, 2010).

Universitas Sumatera Utara

10

Pascapanen
Dalam rangka pengembangan produk hilir tanaman perkebunan yang
berdaya saing, berinovasi teknologi, serta berorientasi pasar dan berbasis
sumberdaya lokal, maka pengembangan penanganan pascapanen haruslah
dipandang sebagai satu bagian dari suatu sistem secara keseluruhan, dimana setiap
mata rantai penanganan memiliki peran yang saling terkait. Produk hasil
perkebunan seperti juga produk pertanian secara umum, setelah dipanen masih
melakukan aktifitas metabolisme sehingga jika tidak ditangani dengan segera
akan mengakibatkan kerusakan secara fisik dan kemik. Sifat mudah rusak
(perishable) dari produk mengakibatkan tingginya susut pascapanen serta
terbatasnya masa simpan setelah pemanenan sehingga serangga, hama dan
penyakit akan menurunkan mutu produk (Ahmad, 2006).
Proses kopi secara kering (dry process) banyak dilakukan petani,
mengingat kapasitas olah kecil, mudah dilakukan dan peralatan sederhana.
Tahapan pascapanen kopi secara kering meliputi panen, sortasi buah, penjemuran
atau pengeringan, pengupasan kopi, sortasi biji, pengemasan dan penyimpanan.
Buah kopi dikatakan sudah kering apabila waktu diaduk terdengar bunyi
gemerisik. Pengeringan memerlukan waktu 2 - 3 minggu dengan cara dijemur.

Penuntasan pengeringan sampai kadar air mencapai maksimal 12,5%. Pengupasan
kulit buah kopi pada cara kering ini bertujuan untuk memisahkan biji kopi dari
kulit buah, kulit tanduk dan kulit tanduk.
Tahapan pascapanen kopi secara basah (fully washed) meliputi panen
pilih, sortasi buah, pengupasan kulit buah merah, fermentasi, pencucian,
pengeringan, pengupasan kopi hard skin (HS), sortasi biji kering, pengemasan dan

Universitas Sumatera Utara

11

penyimpanan. Pengupasan kulit buah dilakukan dengan menggunakan alat dan
mesin pengupas kulit buah (pulper). Fermentasi umumnya dilakukan untuk
penanganan kopi Arabika, bertujuan untuk menguraikan lapisan lendir yang ada
di permukaan kulit tanduk biji kopi. Pengupasan kedua dimaksudkan untuk
memisahkan biji kopi dari kulit tanduk untuk menghasilkan biji kopi beras dengan
menggunakan mesin pengupas. Pengeringan bertujuan mengurangi kandungan air
biji kopi HS dari sekitar 60% menjadi maksimum 12,5% agar biji kopi HS relatif
aman dikemas dalam karung dan disimpan dalam gudang pada kondisi lingkungan
tropis (Ditjen Perkebunan, 2012).
Faktor yang berpengaruh terhadap nilai rendemen antara lain tingkat
kematangan buah, komposisi senyawa kimia penyusun buah dan jenis proses.
Proses basah umumnya menghasilkan rendemen yang lebih sedikit lebih kecil,
karena perlakuan pengolahan lebih intensif sehingga biji kopi lebih bersih
(Budiman, 2012).
Manfaat kopi
Mekanisme kerja kafein dalam tubuh adalah menyaingi fungsi adenosin
(salah satu senyawa yang dalam sel otak bisa membuat orang cepat tertidur).
dimana kafein itu tidak memperlambat gerak sel-sel tubuh, melainkan kafein akan
membalikkan kerja adenosin sehingga tubuh tidak lagi mengantuk, tetapi muncul
perasaan segar, jantung berdetak lebih kencang, tekanan darah naik, otot-otot
berkontraksi dan hati akan melepas gula ke aliran darah yang akan membentuk
energi ekstra. Kafein dapat menangkal radikal bebas dan menghancurkan molekul
yang dapat merusak sel DNA (Budiman, 2012).

Universitas Sumatera Utara

12

Standar mutu kopi
Menurut Budiman (2012) Indonesia telah menerapkan standar mutu kopi
biji berdasarkan sistem nilai cacat kopi sejak tahun 1990. Standar mutu kopi biji
yang berlaku saat ini adalah SNI 01-2907-2008 Kopi Biji hasil dari beberapa kali
revisi.
Tabel 1. Syarat mutu umum kopi
No
1
2
3
4

Kriteria
Serangga hidup
Biji berbau busuk dan berbau kapang
Kadar air
Kadar kotoran

Satuan
% fraksi massa
% fraksi massa

Persyaratan
Tidak ada
Tidak ada
Maks 12,5
Maks 0,5

Tabel 2. Syarat penggolongan mutu kopi
Mutu
Syarat Mutu
Mutu 1
Jumlah nilai cacat maksimum 11
Mutu 2
Jumlah nilai cacat 12 sampai dengan 25
Mutu 3
Jumlah nilai cacat 26 sampai dengan 44
Mutu 4a Jumlah nilai cacat 45 sampai dengan 60
Mutu 4b Jumlah nilai cacat 61 sampai dengan 80
Mutu 5
Jumlah nilai cacat 81 sampai dengan 150
Mutu 6
Jumlah nilai cacat 151 sampai dengan 225
Catatan : Untuk kopi Arabika mutu 4 tidak dibagi menjadi sub mutu 4a dan 4b
Tabel 3. Penentuan besarnya nilai cacat biji kopi
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

Jenis Cacat
1 biji hitam
1 biji hitam sebagian
1 biji hitam pecah
1 kopi gelondong
1 biji coklat
1 kulit kopi ukuran besar
1 kulit kopi ukuran sedang
1 kulit kopi ukuran kecil
1 biji berkulit tanduk
1 kulit tanduk ukuran besar
1 kulit tanduk ukuran sedang
1 kulit tanduk ukuran kecil
1 biji pecah
1 biji muda
1 biji berlubang satu

Nilai Cacat
1
½
½
1
¼
1
½
1/5
½
½
1/5
1/10
1/5
1/5
1/10

Universitas Sumatera Utara

13

16 1 biji berlubang lebih dari satu
1/5
17 1 biji bertutul-tutul
1/10
18 1 ranting, tanah atau batu berukuran besar
5
19 1 ranting, tanah atau batu berukuran sedang 2
20 1 ranting, tanah atau batu berukuran kecil
1
Keterangan : Jumlah nilai cacat dihitung dari contoh uji seberat 300 g. Jika satu
kopi mempunyai lebih dari satu nilai cacat, maka penentuan nilai cacat tersebut
didasarkan pada bobot nilai cacat terbesar.
Pengupasan Kulit Tanduk Kopi Mekanis
Pengupasan kulit tanduk kopi (hulling) bertujuan untuk memisahkan biji
kopi yang sudah kering dari kulit tanduk dan kulit tanduknya. Pemisahan alat ini
dilakukan dengan menggunakan huller yang mempunyai bermacam-macam tipe,
tetapi yang paling sering digunakan di perkebunan-perkebunan besar ialah tipe
engelberg. Untuk perkebunan yang kecil bias juga menggunakan mesin pengupas
mini (hammer mill) yang sering digunakan pada pengolahan kering.
Di dalam mesin huller kulit yang sudah terlepas dari biji akan
dihembuskan keluar sehingga terpisah dari biji dan biji bisa keluar dalam keadaan
bersih. Kopi yang keluar dari huller ini adalah kopi beras yang sudah siap
disortasi untuk diklasifikan mutunya (Najiyati dan Danarti, 1997).
Motor Listrik
Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi
mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik disebut dinamo atau generator. Perubahan ini dilakukan dengan
mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektromagnet.
Sebagaimana kita ketahui bahwa kutub-kutub dari magnet yang senama akan
tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama akan tarik-menarik. Maka kita dapat
memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros

Universitas Sumatera Utara

14

yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.
Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin,
mesin cuci, pompa air, dan penyedot debu (Soenarta dan Furuhama, 2002).
Poros
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.
Hal-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 bila poros mempunyai alur pasak, harus diperhatikan.
Sebuah poros harus direncanakan hingga cukup kuat untuk menahan beban-beban
diatasnya.
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

Universitas Sumatera Utara

15

dapat mengakibatkan kerusakan pada poros dan bagian-bagian lainnya. Poros
harus direncanakan hingga putaran kerjanya lebih rendah dari putaran kritisnya.
4. Korosi
Bahan-bahan poros yang terancam kavitasi, poros-poros mesin yang berhenti lama
dan poros propeller dan pompa yang kontak dengan fluida yang korosif sampai batasbatas tertentu dapat dilakukan perlindungan terhadap korosi.
Secara umum untuk poros dengan diameter 3 - 3,5 inci dipergunakan
bahan yang dibuat dengan pengerjaan dingin, baja karbon. Bila dibutuhkan untuk
mampu menahan beban kejut, kekerasan dan tegangan yang besar maka dipakai
bahan baja paduan (Achmad, 2006).
Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang mampu menumpu poros berbeban,
sehingga putaran atau gerakan bolak-baliknya dapat berlangsung secara halus,
aman dan tahan lama. Bantalan harus cukup kokoh untuk menghubungkan poros
serta elemen mesin lainnya agar bekerja dengan baik.
Bantalan dapat diklasifikasikan berdasarkan pada:
1. Gerakan bantalan terhadap poros
- Bantalan luncur
- Bantalan gelinding
2. Beban terhadap poros
- Bantalan radial
- Bantalan aksial
- Bantalan gelinding khusus
(Sularso dan Suga, 2002).

Universitas Sumatera Utara

16

Puli
Puli berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran yang dihasilkan dari
motor yang selanjutnya diteruskan lagi ke sabuk V 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 permenit
roda transmisi penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda
transmisi yang digerakkan dikalikan dengan diameternya.
SDpenggerak = SDyang digerakkan ....................................................... (1)
dimana,
S = Kecepatan putar puli (rpm)
D = Diameter puli (mm)
(Smith dan Wilkes, 1990).
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.
(Mabie dan Ocvirk, 1967).
Sabuk V
Sabuk V terbuat dari karet dan mempunyai penampang trapezium. Sabuk
V dibelitkan di keliling alur puli yang berbentuk V pula. Transmisi sabuk V hanya
dapat menghubungkan poros-poros yang sejajar dengan arah putaran yang sama.

Universitas Sumatera Utara

17

Dibandingkan dengan transmisi roda gigi atau rantai, sabuk V bekerja lebih halus
dan tak bersuara (Sularso dan Suga, 2002).
Susunan khas sabuk V terdiri atas :
 Bagian elastis yang tahan tegangan dan bagian yang tahan kompresi
 Bagian yang membawa beban yang dibuat dari bahan tenunan dengan daya
rentangan yang rendah dan tahan minyak sebagai pembalut
Apabila pemindahan daya menggunakan dua roda transisi, maka hubungan
antara jarak kedua titik pusat sumbu roda transisi dengan panjang sabuk dapat
ditentukan dengan rumus:
2

(D-d)
L = 2C+1,57 D+d +
.................................................................... (2)
4C

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)
(Smith dan Wilkes, 1990).
Blower
Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau
memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan
tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu. Pada
jenis positive diplacement blower udara atau gas dipindahkan volume per volume
dalam ruangan yang disebabkan adanya pergerakan elemen impeller yang
berputar karena adanya pertambahan massa udara atau gas yang dipindahkan.

Universitas Sumatera Utara

18

Jenis positive displacement blower yang sering digunakan adalah rotary blower.
Sentrifugal blower pada dasarnya terdiri dari satu impeller atau lebih yang
dilengkapi dengan sudu-sudu yang dipasang pada poros yang berputar yang
diselubungi oleh sebuah rumah (casing). Udara memasuki ruang casing secara
horizontal akibat perputaran poros maka ruang pipa masuk menjadi vakum lalu
udara dihembuskan keluar (Church, 1993).
Rancang Bangun
Perencanaan adalah suatu kreasi untuk mendapatkan hasil akhir dengan
mengambil suatu tindakan yang jelas atau suatu kreasi atas sesuatu yang
mempunyai kenyataan fisik. Perencanaan mesin mencakup perencanaan dari
sistem dan segala yang berkaitan dengan sifat mesin, elemen mesin, struktur, dan
instrumen. Elemen mesin yang dirancang untuk memenuhi fungsinya. Rancangan
elemen mesin ini dinyatakan dalam gambar teknik. Pada rancangan ini
dispesifikasikan ukuran dan bentuk yang diperlukan oleh elemen mesin, beserta
penyimpangan-penyimpangan atau toleransi yang diizinkan, yang dikenal sebagai
spesifikasi geometrik produk dan tertuang dalam gambar teknik (Achmad, 2006).
Kekuatan, keawetan, dan pelayanan yang diberikan peralatan usaha tani
bergantung terutama pada macam dan kualitas bahan yang digunakan untuk
pembuatannya. Keberhasilan atau kegagalan suatu alat sering sekali tergantung
pada bahan yang dipakai untuk pembuatannya. Bahan yang digunakan untuk
pembuatan peralatan usaha tani dapat diklasifikasikan dalam logam dan bukan
logam. Bahan logam dibagi selanjutnya dalam besi dan bukan besi. Bahan yang
tergolong bukan logam adalah kayu, karet, kulit, serat tanaman, dan plastik. Besi,
baja dan plastik praktis telah mengambil alih kedudukan kayu karena baja dan

Universitas Sumatera Utara

19

plastik lebih awet dan bahan-bahan tersebut lebih murah. Perbedaan dasar antara
besi dengan baja mencakup proses pembuatannya, besarnya kandungan karbon
dan kotoran yang akan mempengaruhi sifat fisik besi tersebut. Salah satu logam
bukan besi yaitu aluminium yang sering digunakan secara luas sebagai bahan cor
yang

ringan

untuk

jenis-jenis

peralatan

usaha

tani

tertentu

(Smith dan Wilkes, 1990).
Material dalam produk jadi memiliki beberapa sifat (kekuatan, kekerasan,
konduktivitas, densitas, warna dan sebagainya) yang dipilih untuk memenuhi
persyaratan desain. Material akan selamanya mempertahankan sifat tersebut,
asalkan tidak ada perubahan pada struktur internalnya. Namun, apabila produk
mengalami kondisi pemakaian sehingga terjadi perubahan pada struktur internal,
kita harus mengantisipasi bahwa sifat dan perilaku material akan mengalami
perubahan pula. Sebagai contoh, karet mengalami pengerasan secara bertahap
apabila terkena sinar matahari dan udara, aluminium tidak dapat digunakan di
berbagai tempat pada pesawat supersonik, bor dari baja biasa tidak dapat
membuat lubang secepat bor baja kecepatan tinggi, dan semikonduktor dapat
mengalami kerusakan akibat radiasi nuklir (Vlack, 2001).
Pada era industri modern saat ini, kebutuhan terhadap alat produksi yang
tepat guna sangat diperlukan untuk dapat meningkatkan efisiensi waktu dan biaya.
Sebagian besar alat industri menggunakan tenaga listrik sebagai energi penggerak
utamanya, dan di berbagai perindustrian banyak menggunakan mesin-mesin
dengan penggerak utamanya adalah motor AC satu fasa. Faktor yang
menyebabkan hal tersebut karena motor induksi memiliki beberapa kelebihan
yaitu harga lebih murah, mudah dalam perawatan, dan konstruksi sederhana.

Universitas Sumatera Utara

20

Kekurangan motor induksi yaitu motor induksi memiliki nilai slip (perbedaan
kecepatan putar medan stator terhadap kecepatan medan rotor) yang sangat besar,
dan motor induksi sulit dalam pengendalian kecepatan putarnya (Muchsin, 2012).
Pada berbagai mesin perkakas atau pesawat kerja secara umum, proses
transformasi daya secara mekanik merupakan hasil analisis yang seksama
terhadap gerak-gerak mekanik yang seharusnya dilakukan oleh sebuah elemen
kerja. Sementara itu, mengenai bagaimana keadaan gerak sumber daya, kita perlu
menentukan jenis transmisi yang sesuai, serta efektif dan efisien untuk
dipergunakan. Pemakaian transmisi daya dengan rantai dapat mengapresiasi daya
pada berbagai posisi gerak dari beberapa poros, walaupun ada beberapa syarat
konstruksi yang harus dipenuhi. Misalnya, posisi poros harus selalu sejajar, roda
gigi penghantar (sprocket) harus berbeda-beda pada satu bidang, dan ketentuanketentuan teknis lainnya. Rantai-rantai yang terdapat dalam berbagai tipe dan ukuran
ini dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan daya (Sudjana dan Raya, 2000).
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 (Sukirno, 1999).
Kapasitas Kerja Alat dan Mesin Pertanian
Kapasitas kerja suatu alat atau mesin didefenisikan sebagai kemampuan
alat dan mesin dalam menghasilkan suatu produk (contoh: ha. kg, l) persatuan
waktu (jam). Dari satuan kapasitas kerja dapat dikonversikan menjadi satuan
produk per kW per jam, bila alat atau mesin itu menggunakan daya penggerak

Universitas Sumatera Utara

21

motor. Jadi satuan kapasitas kerja menjadi: ha.jam/kW, kg.jam/kW, l.jam/kW
(Daywin, dkk., 2008).
Analisis Ekonomi
Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus
dikeluarkan saat produksi menggunakan alat ini. Dengan analisis ekonomi dapat
diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat
diperhitungkan. Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada
output yang dihasilkan. Semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin
banyak bahan yang digunakan. Sedangkan, biaya tetap adalah biaya yang tidak
tergantung

pada

banyak

sedikitnya

produk

yang

akan

dihasilkan

(Soeharno, 2007).
Untuk menilai kelayakan finansial, diperlukan semua data yang
menyangkut aspek biaya dan penerimaan usaha tani. Data yang diperlukan untuk
pengukuran kelayakan tersebut meliputi data tenaga kerja, sarana produksi, hasil
produksi, harga, upah, dan suku bunga (Nastiti, dkk., 2008).
Biaya pokok
Biaya produksi atau biaya pokok adalah biaya dari tiga unsur biaya yaitu
biaya langsung, tenaga kerja langsung dan over head pabrik. Biaya-biaya ini
secara langsung berkaitan dengan biaya pembuatan produk secara fisik yang
dikeluarkan dalam rangka kegiatan proses produksi sehingga disebut juga dengan
production cost. Biaya produksi terdiri dari biaya bahan langsung, biaya tenaga
kerja langsung, biaya bahan tak langsung, biaya tenaga kerja tak langsung, dan
biaya tak langsung lainnya (Giatman, 2006).
Bagi suatu kegiatan usaha, apapun bidang usaha hanya mengenal dua
macam biaya, yaitu:

Universitas Sumatera Utara

22

a.

Biaya tetap (fixed cost) yaitu biaya yang selalu harus dikeluarkan tanpa
memandang aktifitas produksi yang sedang dilaksanakan, misalnya: gaji
personel, staf kantor, biaya rutin kantor, penyusutan, dan lain-lain.

b.

Biaya tidak tetap (variable cost) yaitu biaya-biaya yang dikeluarkan
sehubungan dengan kegiatan produksi misalnya: pembelian bahan, sewa alat,
upah buruh, bahan bakar, dan lain-lain.

(Waldiyono, 2008).
Investasi di bidang mesin atau alat dimaksud untuk memperoleh
keuntungan yang wajar, karena itu perlu dilakukan perhitungan biaya produksi.
Prestasi mesin atau alat harus mengimbangi biaya tetap dan biaya tidak tetap.
Prestasi mesin atau alat dapat diukur dengan cara:
Biaya produksi =

Biaya perjam serendah mungkin
Produksi perjam setinggi mungkin

.................................... (4)

(Daywin, dkk., 2008).
1.

Biaya tetap
Biaya tetap terdiri dari :
- Biaya penyusutan (Sinking Fund Methods)
Dt = (P-S) (A/F, i%, n) (F/A, i%, t) ................................................. (5)
dimana:
Dt = Biaya penyusutan (Rp/tahun)
P = Nilai awal (harga beli/pembuatan) alsin (Rp)
S = Nilai sisa pada tahun akhir (Rp)
i

= Suku bunga (%)

n = Perkiraan umur ekonomi (tahun)
- Biaya bunga modal dan asuransi, diperhitungkan untuk mengembalikan
nilai modal yang ditanam sehingga pada akhir umur peralatan diperoleh

Universitas Sumatera Utara

23

suatu nilai uang yang present value nya sama dengan nilai modal yang
ditanam. Persamaan yang digunakan:
I=

i P (n+1)
2n

.................................................................................... (6)

dimana:
i = Total persentase bunga modal dan asuransi (9,5% pertahun)
I = Total bunga modal dan asuransi (Rp/tahun)
P = Harga awal mesin (Rp)
N = Umur ekonomis (tahun)
(Daywin, dkk., 2008)
- Biaya pajak
Di negara kita belum ada ketentuan besar pajak secara khusus untuk
mesin-mesin dan peralatan pertanian, namun beberapa literatur
menganjurkan bahwa biaya pajak alsin pertanian diperkirakan sebesar
1% pertahun dari nilai awalnya (Waldiyono, 2008).
2.

Biaya tidak tetap
Biaya tidak tetap terdiri dari biaya bahan bakar, biaya reparasi, biaya
perawatan preventip, biaya ban dan biaya operator.
-

Biaya bahan bakar adalah pengeluaran solar atau bensin (bahan bakar)
pada kondisi kerja per jam. Satuannya adalah liter per jam, sedangkan
harga per liter yang digunakan adalah harga lokasi.

-

Biaya pemeliharaan preventip adalah untuk memberikan kondisi kerja
yang baik bagi mesin dan peralatan.

Universitas Sumatera Utara

24

-

Biaya ban per jam diperuntukan bagi traktor-traktor roda, sebab banyak
pengalaman

menunjukkan

bahwa

penggantian

ban

ini

besar

pengaruhnya terhadap biaya operasi.
-

Dalam perhitungan biaya perbaikan ini dapat digolongkan ke dalam 3
golongan atau alat pertanian, yaitu: biaya perbaikan untuk peralatan
besar, biaya perbaikan untuk traktor roda dua dan biaya perbaikan dan
pemeliharaan mesin sumberdaya motor.

(Daywin, 2006).
Break even point
Break even point (BEP) umumnya berhubungan dengan proses penentuan
tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang dilakukan dapat
membiayai sendiri (self financing). Selanjutnya dapat berkembang sendiri (self
growing). Dalam analisis ini, keuntungan awal dianggap sama dengan nol. Bila
pendapatan dari produksi berada di sebelah kiri BEP maka kegiatan usaha akan
menderita kerugian, sebaliknya bila di sebelah kanan BEP akan memperoleh
keuntungan.
Analisis BEP juga digunakan untuk:
1. Hitungan biaya dan pendapatan untuk setiap alternatif kegiatan usaha.
2. Rencana pengembangan pemasaran untuk menetapkan tambahan investasi
untuk peralatan produksi.
3. Tingkat produksi dan penjualan yang menghasilkan ekuivalensi (kesamaan)
dari dua alternatif usulan investasi.
Manfaat perhitungan BEP adalah untuk mengetahui batas produksi
minimal yang harus dicapai dan dipasarkan agar usaha yang dikelola masih layak

Universitas Sumatera Utara

25

untuk dijalankan. Pada kondisi ini income yang diperoleh hanya cukup untuk
menutupi biaya operasional tanpa adanya keuntungan.
Untuk mendefinisikan antara titik impas pada keuntungan (P) nol dan titik
impas dengan kontribusi keuntungan, keuntungan sebelum pajak (P) perlu
diperhatikan, yakni:
S

FC + P

=

SP - VC

...................................................................................... (7)

dimana:
S

=

sales variabel (produksi) (Kg)

FC

=

fix cash (biaya tetap) per tahun (Rp)

P

=

profit (keuntungan) (Rp) dianggap nol untuk mendapat titik impas

SP

=

selling per unit (penerimaan dari tiap unit produksi) (Rp)

VC =

variabel cash (biaya tidak tetap) per unit produksi (Rp)

(Waldiyono, 2008).
Net present value
Net Present Value (NPV) adalah metode menghitung nilai bersih (netto)
pada waktu sekarang (present). Asumsi present yaitu menjelaskan waktu awal
perhitungan bertepatan dengan saat evaluasi dilakukan atau pada periode tahun ke
nol (0) dalam perhitungan cash flow investasi.
Cash flow yang benefit saja perhitungannya disebut dengan present worth
of benefit (PWB), sedangkan jika yang diperhitungkan hanya cash out (cost)
disebut dengan present worth of cost (PWC). Sementara itu NPV diperoleh dari
PWB dikurangi PWC, yakni:
NPV = PWB - PWC ...................................................................................... (8)

Universitas Sumatera Utara

26

dimana:
PWB

= present worth of benefit

PWC

= present worth of cost
Untuk mengetahui apakah rencana suatu investasi tersebut layak ekonomis

atau tidak, diperlukan suatu ukuran atau kriteria tertentu dalam metode NPV,
yaitu:
NPV > 0 artinya investasi akan menguntungkan atau layak
NPV < 0 artinya investasi tidak menguntungkan
(Giatman, 2006).
Internal rate of return
Internal rate of return (IRR) ini digunakan untuk memperkirakan
kelayakan lama (umur) pemilikan suatu alat atau mesin pada tingkat keuntungan
tertentu. IRR adalah suatu tingkatan discount rate, dimana diperoleh B/C ratio =
1 atau NPV = 0.
Berdasarkan harga dari NPV = X (positif) atau NPV = Y (positif) dan
NPV = X (positif) atau NPV = Y (negatif), dihitunglah harga IRR dengan
menggunakan rumus berikut:
IRR = p% +

X
X+Y

× (q% - p%) (positif dan negatif) ...................... (9)

atau
IRR = q% +

X
X-Y

× (q% - p%) (positif dan positif) ........................ (9)

dimana :
p = suku bunga bank paling atraktif
q = suku bunga coba-coba ( > dari p)

Universitas Sumatera Utara

27

X = NPV awal pada p
Y = NPV awal pada q
(Purba, 1997).

Universitas Sumatera Utara