DESAIN MESIN PENGGILING KOPLAK (KOPI BIJI SALAK) KAPASITAS 21 KG/JAM.
DESAIN MESIN PENGGILING KOPLAK (KOPI BIJI SALAK)
KAPASITAS 21 Kg/Jam
TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk
Memperoleh Gelar Ahli Madya
Oleh
DEBBY OKTOBER NARDO SINAGA
5133220004
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2017
ABSTRAK
Debby Oktober Nardo Sinaga: Desain Mesin Penggiling KOPLAK (Kopi Biji
Salak) Kapasitas 21 Kg/Jam. Tugas Akhir. Fakultas Teknik. Universitas Negeri
Medan.
Biji salak merupakan salah satu limbah hasil pertanian yang sangat
potensial dimanfaatkan untuk dijadikan bubuk kopi dengan manfaat diantaranya
dapat menggempur hipertensi dan asam urat. Limbah biji salak digiling dengan
cara ditumbuk menggunakan lesung (manual) dan membutuhkan waktu yang
lama. Untuk itu diperoleh mesin penggiling yang dapat menjadikan biji salak
menjadi serbuk biji salak dengan waktu yang singkat. Sehubungan hal tersebut,
dalam tugas akhir ini akan dirancang suatu alat mesin penggiling biji salak dengan
kapasitas 21 kg/jam dan dengan adanya mesin ini dapat mempersingkat waktu
penggilingan. Pada perencanaan mesin penggiling biji salak kapasitas 21 kg/jam
ini di desain dan direncanakan kontruksinya. Sistem pengerak, sistem transmisi,
dan sistem penggiling biji salak di desain sesederhana mungkin tanpa mengurangi
kekuatan bahan. Prinsip kerja mesin penggiling ini yaitu biji salak yang sudah
kering dan di sangrai dimasukkan kedalam hopper penggiling, kemudian biji salak
di pecah dan digiling, setelah itu serbuk biji salak keluar dari corong keluar mesin
dan masuk ke wadah penampung. Pengujian mesin penggiling biji salak ini
dilakukan dengan menggiling biji salak dengan massa 1000 gram dalam waktu 2,8
menit. Sehingga dari pengujian dapat ditentukan bahwa kapasitas mesin sebesar
21 kg/jam.
Kata Kunci : Desain, Mesin Penggiling, Biji Salak
i
ABSTRACT
Debby Oktober Nardo Sinaga: The Design of Grinding Machine on KOPLAK
(Snakefruit Seed Coffee) With Capacity of 21 Kg/Hour. Final Project. Faculty of
Engineering, State University of Medan.
Snakefruit seed is one of waste agricultural potential to be exploited to
the benefit of which the coffee powder can demolish hypertension and gout.
Waste bark grain milled by means of pulverized using a mortar (manual) and
takes a long time. For that obtained a grinding machine which can make seed into
powder bark bark seed with a short time. Relation to the matters, in this thesis will
be designed a machine tool bark bean grinder with a capacity of 21 kg/hour and
with this machine can shorten the time grinding. In planning the bark seed grinder
machine capacity of 21 kg/hour in the design and planned their construction.
Drive systems, transmission systems, and systems bark seed grinder in the design
as simple as possible without reducing the strength of the material. The working
principle of this grinding machine is barking seeds that have been dried and
roasted inserted into the grinder hopper, then barked in broken grains and milled,
after the seed powder bark out of the funnel out the engine and into the container
vessel. Testing bark bean grinder machine is done by grinding the seeds bark with
a mass of 1000 grams in 2.8 minutes. So of testing can be determined that the
engine capacity of 21 kg/hour.
Keywords : Design, Grinding Machine, Snakefruit Seed
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan kasih karunia-Nya yang telah memberi kekuatan, kesehatan dan segala
sesuatu yang penulis terima dari-Nya, sehingga dapat menyelesaikan Laporan
Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir dengan judul “DESAIN MESIN
PENGGILING KOPLAK (KOPI BIJI SALAK) KAPASITAS 21 Kg/Jam”
ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Program Studi
Diploma III Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan.
Dalam proses penulisan tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak
pengalaman yang sangat berharga, dimana seluruh pelajaran selama tiga tahun
diterapkan langsung dalam penyusunan tugas akhir ini. Penulis juga menerima
dukungan berupa saran, bimbingan, serta bantuan dari berbagai pihak selama
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Untuk itu, tidak lupa penulis mengucapkan terima
kasih khususnya kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Harun Sitompul, M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Negeri Medan.
2. Drs. Hidir Efendi, M.Pd selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Unimed.
3. Drs. Robert Silaban, M.Pd selaku ketua Prodi Teknik Mesin D-3 Unimed.
4. Bapak Ir. Firdaus, M.Kes selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Bisrul Hapis Tambunan ST, MT selaku Kepala Bengkel Workshop Produksi
Universitas Negeri Medan.
iii
6. Terkhusus saya ucapkan terimakasih kepada Ayahanda P. Sinaga dan Ibuda N.
Silalahi selaku Orang Tua penulis yang selalu memberi semangat dan
dukungan baik dalam materi maupun dalam doa kepada penulis.
7. Rekan-rekan satu tim Tugas Akhir (TIM KOPLAK) yaitu Ramses Nainggolan
dan Maranatha Sihite yang telah bekerjasama untuk menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
8. Teman-teman Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu menyelesaikan
tugas akhir ini dan juga banyak memberi dukungan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat
kekurangan dalam penulisan, baik dari segi isi, maupun tata letak bahasa yang
digunakan merupakan keterbatasan penulis. Dan penulis menyadari bahwa
laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis sangat mengharapkan
kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan Tugas Akhir
ini. Semoga Laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan juga para
pembaca, akhir kata penulis mengucapkan terimakasih.
Medan, 18 Januari 2017
Penulis,
Debby Oktober Nardo Sinaga
NIM. 5133220004
iv
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................... .
i
ABSTRACT .................................................................................................. .
ii
KATA PENGANTAR .................................................................................. .
iii
DAFTAR ISI ................................................................................................. .
v
DAFTAR TABEL ........................................................................................ .
viii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... .
ix
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ............................................................................ .
1
B. Permasalahan .................................................................................
3
C. Batasan Masalah ............................................................................
3
D. Rumusan Masalah .........................................................................
3
E. Tujuan............................................................................................
4
F. Manfaat..........................................................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI
A. Kandungan Biji Salak....................................................................
5
B. Prinsip Kerja Mesin ......................................................................
5
C. Komponen Utama Mesin................................................................
7
1. Hopper ......................................................................................
9
2. Motor Lisrik..............................................................................
9
3. Poros .........................................................................................
10
4. Puli............................................................................................
11
5. Sabuk ........................................................................................
13
6. Bantalan ....................................................................................
15
v
BAB III PERHITUNGAN DIMENSI
A. Pemilihan Bahan ...........................................................................
18
1. Pemilihan Bahan Poros.............................................................
18
2. Pemilihan Bahan Casing Penggiling ........................................
18
3. Pemilihan Bahan Rangka Mesin ..............................................
19
B. Daya Motor ...................................................................................
19
1. Poros Pemecah Biji Salak .........................................................
19
2. Silinder Pemecah Biji Salak .....................................................
20
3. Inersi Puli..................................................................................
21
4. Gaya Gesek ...............................................................................
24
C. Perencanaan Poros.........................................................................
26
D. Perencanaan Puli ...........................................................................
29
E. Perencanaan Sabuk ........................................................................
31
F. Perencanaan Bantalan ...................................................................
37
G. Perencanaan Pasak ........................................................................
41
H. Poros Penggiling ...........................................................................
43
I.
Perencanaan Penggiling ................................................................
46
J.
Perencanaan Kapasitas ..................................................................
49
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Dimensi Mesin ..............................................................................
51
B. Komponen-Komponen Mesi .........................................................
51
1. Rangka Mesin ...........................................................................
51
2. Silinder Pemecah Biji ...............................................................
53
3. Poros Pemecah Biji...................................................................
54
4. Roll Gear (Penggiling Biji Salak).............................................
55
5. Puli............................................................................................
56
6. Pasak .........................................................................................
59
7. Motor Penggerak ......................................................................
60
8. Sabuk ........................................................................................
60
9. Bantalan ....................................................................................
61
vi
C. Hasil Uji Fungsi ............................................................................
61
D. Hasil Uji Mesin .............................................................................
62
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan ...................................................................................
68
B. Saran ............................................................................................
69
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………....
70
LAMPIRAN
vii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Diameter Minimum Puli yang diiijinkan .................................................29
Tabel 2. Ukuran Puli Mesin Penggiling Biji Salak... .............................................31
Tabel 3. Ukuran Puli Yang Digunakan ..................................................................53
Tabel 4. Spesifikasi Sabuk Pemecah Biji Salak .....................................................60
Tabel 5. Spesifikasi Sabuk Penggiling Biji Salak ..................................................61
Tabel 6. Hasil Uji Fungsi Komponen Mesin .........................................................62
Tabel 7. Hasil Pengujian Mesin .............................................................................67
Tabel 8. Ukuran Puli Mesin Penggiling Biji Salak ................................................68
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Konstruksi Mesin Penggiling ........................................................ .......8
Gambar 2. Hopper ........................................................................................... .......9
Gambar 3 Puli ................................................................................................ .....12
Gambar 4. Sabuk V ......................................................................................... .....13
Gambar 5. Konstruksi Sabuk V ...................................................................... .....13
Gambar 6. Ukuran Sabuk V ............................................................................ .....14
Gambar 7. Bantalan ......................................................................................... .....15
Gambar 8. Jenis Bantalan Gelinding............................................................... .....17
Gambar 9. Profil L .......................................................................................... .....19
Gambar 10. Model Pengujian Torsi ................................................................. .....23
Gambar 11. Massa Biji Salak ........................................................................... .....24
Gambar 12. Puli ............................................................................................... .....29
Gambar 13. Sabuk V ........................................................................................ .....32
Gambar 14. Diagram Analisis Gaya ................................................................ .....38
Gambar 15. Gaya Geser Pasak ......................................................................... .....41
Gambar 16. Rangka Mesin............................................................................... .....51
Gambar 17. Rangka Mesin Penggiling ............................................................ .....53
Gambar 18. Silinder Pemecah 1 ....................................................................... .....54
Gambar 19. Silinder Pemecah 2 ....................................................................... .....54
Gambar 20. Poros Penggerak Pemecah ........................................................... .....55
Gambar 21. Poros Pemecah ............................................................................. .....55
Gambar 22. Roll Penggiling 1 .......................................................................... .....56
Gambar 23. Roll Penggiling 2 .......................................................................... .....56
Gambar 24. Puli Diameter 3 inch ..................................................................... .....57
Gambar 25. Puli Diameter 8 inch..................................................................... .....58
Gambar 26. Puli Diameter 5 innch ................................................................... .....58
Gambar 27. Puli Diameter 7 inch ..................................................................... .....58
ix
Gambar 28. Pasak Benam ................................................................................ .....59
Gambar 29. Motor Listrik ................................................................................ .....60
Gambar 30. Massa Biji Salak ........................................................................... .....62
Gambar 31. Massa Gelas Ukur ........................................................................ .....63
Gambar 32. Massa Serbuk Biji Salak .............................................................. .....64
Gambar 33. Penimbangan Akhir Serbuk Biji Salak Pengujian 1..................... .....65
Gambar 34. Penimbangan Akhir Serbuk Biji Salak Pada pengujian 2 ............ .....65
Gambar 35. Penimbangan Akhir Serbuk Biji Salak Pada pengujian 3 ............ .....66
Gambar 36. Grafik Pengujian .......................................................................... .....67
x
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kurang lebih dari lima puluh persen penduduk Indonesia bermata
pencaharian dari sektor pertanian. Oleh karena itu kegiatan pertanian haruslah
menjadi kebanggaan kita, sebab dari dunia pertanian itulah produksi yang
menghidupi sebagian besar bangsa ini berasal. Kegiatan dalam sektor pertanian
merupakan salah satu kekuatan ekonomi kita. Karena jumlah penduduk kita terus
bertambah dan kebutuhan pangan senantiasa meningkat secara terus menerus,
menjadi tuntutan untuk terus meningkatkan produksi pertanian. Salah satu hasil
produksi pertanian yang selalu meningkat adalah produksi salak.
Kecamatan Angkola Barat adalah salah satu kecamatan penghasil salak
terbesar se-Indonesia dengan jumlah produksi 397.485 ton. Kecamatan Angkola
Barat adalah sentra utama dimana di Kecamatan ini terkenal dengan pepatah
“Salak sibakkua, dipangan sada mangido dua” (salak sibakkua dimakan satu,
malah minta dua). Dan faktor pendukung meningkatnya produksi salak di
kecamatan ini adalah antara lain, keunggulan sumber daya alam dan ketersedian
lahan dan iklim di kecamatan ini yang cocok untuk pengembangan budi daya
salak, sehingga memungkinkan Kecamatan ini untuk bercita-cita swasembada
salak.
Masyarakat sidempuan ataupun masyarakat yang tinggal di daerah
berpenghasil salak diolah menjadi manisan salak dan kurma salak. Dengan seiring
1
2
meningkatnya produksi olahan daging salak tersebut, sehingga menghasilkan
limbah salak yang berlebih. Dan dengan meningkatnya biji salak yang dihasilkan,
sehingga masyarakat yang hanya mengolah dagingnya saja kini sudah dapat
mengolah bijinya untuk dijadikan bubuk kopi dengan manfaat diantaranya dapat
menggempur hipertensi, asam urat serta melancarkan diare.
Proses pembuatan kopi biji salak ini dimulai dengan penjemuran biji salak
sampai betul-betul kering, lalu biji salak tersebut di sangrai hingga biji salak
berwarna hitam kecoklatan, setelah itu biji salak tersebut ditumbuk menggunakan
lesung kemudian di blender dan disaring untuk proses pengemasan selanjutnya.
Dan dengan proses pengolahan tersebut dalam sehari dapat menghasilkan 5
kg/hari. Dengan proses pengolahan biji salak yang tertera di atas memiliki
kelemahan yaitu pada proses penggilingan yang menggunakan tiga tahapan
sehingga
dalam
pengolahannya
membutuhkan
waktu
yang
lama
dan
menghasilkan sedikit bubuk kopi saja.
Dari penjelasan diatas dapat dikaji sebuah masalah bahwa dalam proses
pembuatan kopi biji salak ini masih dengan cara tradisional dan membutuhkan
waktu yang lama. Untuk meningkatkan hasil pengolahan dan mempersingkat
penggilingan biji salak ini, maka dirancang suatu mesin yang mampu menggiling
biji salak menjadi bubuk kopi. Mesin penggiling biji salak yang dirancang ini
mampu meningkatkan hasil produksi dan mempersingkat waktu dalam
penggilingannya jika permintaan pasar meningkat.
Mesin ini dirancang khusus untuk menggiling biji salak menjadi bubuk kopi
dan memiliki konstruksi yang sederhana sehingga proses kerjanya tidak rumit
3
dengan menekan biaya perancangan sekecil mungkin agar dapat dimiliki oleh
masyarakat industri rumahan.
B. Permasalahan
Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka perencanaan mesin ini
dibuat berdasarkan permasalahan yang timbul dalam perencanaan mesin, yaitu :
1.
Bagaimana sistem penggilingan biji salak agar dapat menjadi bubuk kopi.
2.
Bagaimana rancangan mesin penggiling biji salak yang dapat bekerja secara
efisien dalam waktu singkat.
3.
Berapa daya dan putaran penggerak yang digunakan.
C. Batasan Masalah
Karena luasnya permasalahan dalam perancangan mesin penggiling biji
salak ini, penulis membatasi masalah yang akan dibahas dalam penulisan Tugas
Akhir ini. Adapun hal-hal yang akan dibahas dalam penulisan Tugas Akhir ini
sebagai berikut :
1.
Sistem penggilingan biji salak agar dapat menjadi bubuk kopi.
2.
Perancangan mesin penggiling biji salak yang bekerja secara efisien dalam
waktu yang singkat.
3.
Mengetahui komponen-komponen yang digunakan dalam perancangan mesin
penggiling biji salak.
4
D. Rumusan Masalah
Dari batasan masalah diatas dapat dirumuskan permasalahan yaitu sebagai
berikut :
1.
Bagaimanakah desain mesin penggiling agar biji salak menjadi bubuk kopi
dan dapat bekerja secara efisien dalam waktu yang singkat?
E. Tujuan
Secara akademis tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi
salah satu syarat menyelesaikan program Diploma III di Universitas Negeri
Medan. Secara teknik tujuan dari penulisan dan perancangan ini adalah :
1.
Mengetahui sistem penggilingan biji salak agar dapat menjadi bubuk kopi.
2.
Untuk mengetahui komponen-komponen yang digunakan dalam perancangan
mesin penggiling biji salak.
3.
Mendapatkan desain mesin penggiling biji salak yang efisien dalam waktu
singkat.
4.
Merencanakan konstruksi mesin penggiling yang aman bagi pengguna.
F. Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut :
1.
Bagi Mahasiswa
a. Meningkatkan pengetahuan tentang perancangan dan kreativitas
mahasiswa.
5
b. Sebagai suatu penerapan teori dan praktek kerja yang diperoleh dari
bangku perkuliahan.
c. Manambah pengetahuan dalam menciptakan suatu karya teknologi tepat
guna.
2.
Bagi Universitas
a. Sebagai sarana meningkatkan kualitas sumber daya manusia bagi
lulusan Universitas negeri Medan khususnya untuk program studi D3
Teknik Mesin.
3.
Bagi Industri/Lembaga
a. Dapat menambah hasil produksi dan dapat menyesuaikan dengan
permintaan yang ada.
b. Dapat mempersingkat waktu pada proses penggilingan biji salak.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Proses perancangan, pembuatan hingga pengujian dapat disimpulkan
sebagai berikut :
1.
2.
Dimensi dari mesin penggiling biji salak sebagai berikut :
a. Tinggi Mesin
: 1010 mm
b. Panjang Mesin
: 700 mm
c. Lebar Mesin
: 300 mm
d. Berat
: +100 kg
e. Kapasitas
: 21 kg/jam
Berdasarkan hasil perhitungan dan pengujian diperoleh bahwa 21 kg/jam biji
salak yang akan digiling membutuhkan putaran 350 rpm.
3.
Motor Penggerak
Daya
: 0,5 HP
Putaran : 1400 rpm
4.
Puli
Tabel 8. Ukuran Puli Mesin Penggiling Biji Salak
No.
Pulli
Ukuran (inch)
1.
Puli motor (d1)
3 inch
2.
Puli pemecah biji (d2)
8 inch
3.
Puli penggerak penggiling (d3)
5 inch
4.
Puli penggiling (d4)
7 inch
68
69
B. Saran
Didalam suatu perencanaan yang baik, konstruksi mesin diharapkan
menggunakan bahan yang sesuai dengan kriteria atau syarat kekuatan bahan yang
diijinkan, agar konstruksi tersebut aman dan bertahan lama dan berkualitas.
Pada waktu pengoperasian mesin perlu diperhatikan hal-hal berikut :
1.
Sebelum menggunakan mesin periksa terlebih dahulu kondisi mesin, terutama
kebersihan mesin.
2.
Untuk keselamatan mesin dan operator mesin, jangan memasukkan bendabenda keras kedalam hopper (corong masukan) penggiling.
3.
Untuk menjaga umur mesin, bersihkan mesin setiap selesai penggunaannya.
Membersihkan mesin walaupun kelihatannya mudah dan sederhana namun
merupakan salah satu pemeliharaan mesin.
4.
Melakukan perawatan secara berkala misalnya: pelumasan pada mesin guna
melindungi mesin dari korosi dan keawetan mesin.
Kekurangan dari mesin penggiling biji salak ini yaitu :
1.
Hasil dari penggilingan biji salak pada mesin penggiling ini masih kasar
dikarenakan kurang maksimalnya proses penggilingan biji salak tersebut.
Sehingga perlu adanya penyempurnaan mesin ini agar hasil dari penggilingan
biji salak mencapai harapan yang diinginkan yaitu hasil penggilingan yang
menyerupai butiran pasir. Dan untuk penyempurnaan mesin ini dibutuhkan
penambahan proses penggilingan agar hasil serbuk biji salak yang dibutuhkan
tercapai. Diharapkan dikemudian hari mesin ini dapat disempurnakan, agar
mesin ini dapat beroperasi secara maksimal.
70
DAFTAR PUSTAKA
Creamer, Robert H. (1984). Machine Design. United Stated: Wesley Publishing
Company.
Hanoto. (1981). Mekanika Teknik. TEDC:Bandung
Karta, I.W., Eva Susila, L.A., Mastra, I.N. Asnawa, P.G. (2015). Kandungan Gizi
Pada Kopi Biji Salak. Denpasar: Jurnal Virgin.
Shigley, Joseph E, (1984). Perencanaan Teknik Mesin. Jakarta : Erlangga.
Sato,Takesi, (2000). Menggambar Mesin Menurut Standar Iso. Jakarta: Pradnya
Paramita.
Sularso dan Kiyokatsu Suga. (1978). Dasar – Dasar Pemilihan dan Perencanaan
Elemen Mesin. Jakarta : PT. Pradya Paramita.
Sularso dan Kiyokatsu Suga, (2004). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen
Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.
KAPASITAS 21 Kg/Jam
TUGAS AKHIR
Disusun Sebagai Salah Satu Syarat untuk
Memperoleh Gelar Ahli Madya
Oleh
DEBBY OKTOBER NARDO SINAGA
5133220004
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2017
ABSTRAK
Debby Oktober Nardo Sinaga: Desain Mesin Penggiling KOPLAK (Kopi Biji
Salak) Kapasitas 21 Kg/Jam. Tugas Akhir. Fakultas Teknik. Universitas Negeri
Medan.
Biji salak merupakan salah satu limbah hasil pertanian yang sangat
potensial dimanfaatkan untuk dijadikan bubuk kopi dengan manfaat diantaranya
dapat menggempur hipertensi dan asam urat. Limbah biji salak digiling dengan
cara ditumbuk menggunakan lesung (manual) dan membutuhkan waktu yang
lama. Untuk itu diperoleh mesin penggiling yang dapat menjadikan biji salak
menjadi serbuk biji salak dengan waktu yang singkat. Sehubungan hal tersebut,
dalam tugas akhir ini akan dirancang suatu alat mesin penggiling biji salak dengan
kapasitas 21 kg/jam dan dengan adanya mesin ini dapat mempersingkat waktu
penggilingan. Pada perencanaan mesin penggiling biji salak kapasitas 21 kg/jam
ini di desain dan direncanakan kontruksinya. Sistem pengerak, sistem transmisi,
dan sistem penggiling biji salak di desain sesederhana mungkin tanpa mengurangi
kekuatan bahan. Prinsip kerja mesin penggiling ini yaitu biji salak yang sudah
kering dan di sangrai dimasukkan kedalam hopper penggiling, kemudian biji salak
di pecah dan digiling, setelah itu serbuk biji salak keluar dari corong keluar mesin
dan masuk ke wadah penampung. Pengujian mesin penggiling biji salak ini
dilakukan dengan menggiling biji salak dengan massa 1000 gram dalam waktu 2,8
menit. Sehingga dari pengujian dapat ditentukan bahwa kapasitas mesin sebesar
21 kg/jam.
Kata Kunci : Desain, Mesin Penggiling, Biji Salak
i
ABSTRACT
Debby Oktober Nardo Sinaga: The Design of Grinding Machine on KOPLAK
(Snakefruit Seed Coffee) With Capacity of 21 Kg/Hour. Final Project. Faculty of
Engineering, State University of Medan.
Snakefruit seed is one of waste agricultural potential to be exploited to
the benefit of which the coffee powder can demolish hypertension and gout.
Waste bark grain milled by means of pulverized using a mortar (manual) and
takes a long time. For that obtained a grinding machine which can make seed into
powder bark bark seed with a short time. Relation to the matters, in this thesis will
be designed a machine tool bark bean grinder with a capacity of 21 kg/hour and
with this machine can shorten the time grinding. In planning the bark seed grinder
machine capacity of 21 kg/hour in the design and planned their construction.
Drive systems, transmission systems, and systems bark seed grinder in the design
as simple as possible without reducing the strength of the material. The working
principle of this grinding machine is barking seeds that have been dried and
roasted inserted into the grinder hopper, then barked in broken grains and milled,
after the seed powder bark out of the funnel out the engine and into the container
vessel. Testing bark bean grinder machine is done by grinding the seeds bark with
a mass of 1000 grams in 2.8 minutes. So of testing can be determined that the
engine capacity of 21 kg/hour.
Keywords : Design, Grinding Machine, Snakefruit Seed
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
berkat dan kasih karunia-Nya yang telah memberi kekuatan, kesehatan dan segala
sesuatu yang penulis terima dari-Nya, sehingga dapat menyelesaikan Laporan
Tugas Akhir ini dengan baik. Tugas Akhir dengan judul “DESAIN MESIN
PENGGILING KOPLAK (KOPI BIJI SALAK) KAPASITAS 21 Kg/Jam”
ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi di Program Studi
Diploma III Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Medan.
Dalam proses penulisan tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak
pengalaman yang sangat berharga, dimana seluruh pelajaran selama tiga tahun
diterapkan langsung dalam penyusunan tugas akhir ini. Penulis juga menerima
dukungan berupa saran, bimbingan, serta bantuan dari berbagai pihak selama
menyelesaikan Tugas Akhir ini. Untuk itu, tidak lupa penulis mengucapkan terima
kasih khususnya kepada :
1.
Bapak Prof. Dr. Harun Sitompul, M.Pd selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Negeri Medan.
2. Drs. Hidir Efendi, M.Pd selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Unimed.
3. Drs. Robert Silaban, M.Pd selaku ketua Prodi Teknik Mesin D-3 Unimed.
4. Bapak Ir. Firdaus, M.Kes selaku Dosen Pembimbing yang telah membimbing
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Bisrul Hapis Tambunan ST, MT selaku Kepala Bengkel Workshop Produksi
Universitas Negeri Medan.
iii
6. Terkhusus saya ucapkan terimakasih kepada Ayahanda P. Sinaga dan Ibuda N.
Silalahi selaku Orang Tua penulis yang selalu memberi semangat dan
dukungan baik dalam materi maupun dalam doa kepada penulis.
7. Rekan-rekan satu tim Tugas Akhir (TIM KOPLAK) yaitu Ramses Nainggolan
dan Maranatha Sihite yang telah bekerjasama untuk menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
8. Teman-teman Jurusan Teknik Mesin yang telah membantu menyelesaikan
tugas akhir ini dan juga banyak memberi dukungan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat
kekurangan dalam penulisan, baik dari segi isi, maupun tata letak bahasa yang
digunakan merupakan keterbatasan penulis. Dan penulis menyadari bahwa
laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis sangat mengharapkan
kritik dan saran yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan Tugas Akhir
ini. Semoga Laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan juga para
pembaca, akhir kata penulis mengucapkan terimakasih.
Medan, 18 Januari 2017
Penulis,
Debby Oktober Nardo Sinaga
NIM. 5133220004
iv
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK .................................................................................................... .
i
ABSTRACT .................................................................................................. .
ii
KATA PENGANTAR .................................................................................. .
iii
DAFTAR ISI ................................................................................................. .
v
DAFTAR TABEL ........................................................................................ .
viii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... .
ix
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ............................................................................ .
1
B. Permasalahan .................................................................................
3
C. Batasan Masalah ............................................................................
3
D. Rumusan Masalah .........................................................................
3
E. Tujuan............................................................................................
4
F. Manfaat..........................................................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI
A. Kandungan Biji Salak....................................................................
5
B. Prinsip Kerja Mesin ......................................................................
5
C. Komponen Utama Mesin................................................................
7
1. Hopper ......................................................................................
9
2. Motor Lisrik..............................................................................
9
3. Poros .........................................................................................
10
4. Puli............................................................................................
11
5. Sabuk ........................................................................................
13
6. Bantalan ....................................................................................
15
v
BAB III PERHITUNGAN DIMENSI
A. Pemilihan Bahan ...........................................................................
18
1. Pemilihan Bahan Poros.............................................................
18
2. Pemilihan Bahan Casing Penggiling ........................................
18
3. Pemilihan Bahan Rangka Mesin ..............................................
19
B. Daya Motor ...................................................................................
19
1. Poros Pemecah Biji Salak .........................................................
19
2. Silinder Pemecah Biji Salak .....................................................
20
3. Inersi Puli..................................................................................
21
4. Gaya Gesek ...............................................................................
24
C. Perencanaan Poros.........................................................................
26
D. Perencanaan Puli ...........................................................................
29
E. Perencanaan Sabuk ........................................................................
31
F. Perencanaan Bantalan ...................................................................
37
G. Perencanaan Pasak ........................................................................
41
H. Poros Penggiling ...........................................................................
43
I.
Perencanaan Penggiling ................................................................
46
J.
Perencanaan Kapasitas ..................................................................
49
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Dimensi Mesin ..............................................................................
51
B. Komponen-Komponen Mesi .........................................................
51
1. Rangka Mesin ...........................................................................
51
2. Silinder Pemecah Biji ...............................................................
53
3. Poros Pemecah Biji...................................................................
54
4. Roll Gear (Penggiling Biji Salak).............................................
55
5. Puli............................................................................................
56
6. Pasak .........................................................................................
59
7. Motor Penggerak ......................................................................
60
8. Sabuk ........................................................................................
60
9. Bantalan ....................................................................................
61
vi
C. Hasil Uji Fungsi ............................................................................
61
D. Hasil Uji Mesin .............................................................................
62
BAB V PENUTUP
A. Kesimpulan ...................................................................................
68
B. Saran ............................................................................................
69
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………....
70
LAMPIRAN
vii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Diameter Minimum Puli yang diiijinkan .................................................29
Tabel 2. Ukuran Puli Mesin Penggiling Biji Salak... .............................................31
Tabel 3. Ukuran Puli Yang Digunakan ..................................................................53
Tabel 4. Spesifikasi Sabuk Pemecah Biji Salak .....................................................60
Tabel 5. Spesifikasi Sabuk Penggiling Biji Salak ..................................................61
Tabel 6. Hasil Uji Fungsi Komponen Mesin .........................................................62
Tabel 7. Hasil Pengujian Mesin .............................................................................67
Tabel 8. Ukuran Puli Mesin Penggiling Biji Salak ................................................68
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Konstruksi Mesin Penggiling ........................................................ .......8
Gambar 2. Hopper ........................................................................................... .......9
Gambar 3 Puli ................................................................................................ .....12
Gambar 4. Sabuk V ......................................................................................... .....13
Gambar 5. Konstruksi Sabuk V ...................................................................... .....13
Gambar 6. Ukuran Sabuk V ............................................................................ .....14
Gambar 7. Bantalan ......................................................................................... .....15
Gambar 8. Jenis Bantalan Gelinding............................................................... .....17
Gambar 9. Profil L .......................................................................................... .....19
Gambar 10. Model Pengujian Torsi ................................................................. .....23
Gambar 11. Massa Biji Salak ........................................................................... .....24
Gambar 12. Puli ............................................................................................... .....29
Gambar 13. Sabuk V ........................................................................................ .....32
Gambar 14. Diagram Analisis Gaya ................................................................ .....38
Gambar 15. Gaya Geser Pasak ......................................................................... .....41
Gambar 16. Rangka Mesin............................................................................... .....51
Gambar 17. Rangka Mesin Penggiling ............................................................ .....53
Gambar 18. Silinder Pemecah 1 ....................................................................... .....54
Gambar 19. Silinder Pemecah 2 ....................................................................... .....54
Gambar 20. Poros Penggerak Pemecah ........................................................... .....55
Gambar 21. Poros Pemecah ............................................................................. .....55
Gambar 22. Roll Penggiling 1 .......................................................................... .....56
Gambar 23. Roll Penggiling 2 .......................................................................... .....56
Gambar 24. Puli Diameter 3 inch ..................................................................... .....57
Gambar 25. Puli Diameter 8 inch..................................................................... .....58
Gambar 26. Puli Diameter 5 innch ................................................................... .....58
Gambar 27. Puli Diameter 7 inch ..................................................................... .....58
ix
Gambar 28. Pasak Benam ................................................................................ .....59
Gambar 29. Motor Listrik ................................................................................ .....60
Gambar 30. Massa Biji Salak ........................................................................... .....62
Gambar 31. Massa Gelas Ukur ........................................................................ .....63
Gambar 32. Massa Serbuk Biji Salak .............................................................. .....64
Gambar 33. Penimbangan Akhir Serbuk Biji Salak Pengujian 1..................... .....65
Gambar 34. Penimbangan Akhir Serbuk Biji Salak Pada pengujian 2 ............ .....65
Gambar 35. Penimbangan Akhir Serbuk Biji Salak Pada pengujian 3 ............ .....66
Gambar 36. Grafik Pengujian .......................................................................... .....67
x
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kurang lebih dari lima puluh persen penduduk Indonesia bermata
pencaharian dari sektor pertanian. Oleh karena itu kegiatan pertanian haruslah
menjadi kebanggaan kita, sebab dari dunia pertanian itulah produksi yang
menghidupi sebagian besar bangsa ini berasal. Kegiatan dalam sektor pertanian
merupakan salah satu kekuatan ekonomi kita. Karena jumlah penduduk kita terus
bertambah dan kebutuhan pangan senantiasa meningkat secara terus menerus,
menjadi tuntutan untuk terus meningkatkan produksi pertanian. Salah satu hasil
produksi pertanian yang selalu meningkat adalah produksi salak.
Kecamatan Angkola Barat adalah salah satu kecamatan penghasil salak
terbesar se-Indonesia dengan jumlah produksi 397.485 ton. Kecamatan Angkola
Barat adalah sentra utama dimana di Kecamatan ini terkenal dengan pepatah
“Salak sibakkua, dipangan sada mangido dua” (salak sibakkua dimakan satu,
malah minta dua). Dan faktor pendukung meningkatnya produksi salak di
kecamatan ini adalah antara lain, keunggulan sumber daya alam dan ketersedian
lahan dan iklim di kecamatan ini yang cocok untuk pengembangan budi daya
salak, sehingga memungkinkan Kecamatan ini untuk bercita-cita swasembada
salak.
Masyarakat sidempuan ataupun masyarakat yang tinggal di daerah
berpenghasil salak diolah menjadi manisan salak dan kurma salak. Dengan seiring
1
2
meningkatnya produksi olahan daging salak tersebut, sehingga menghasilkan
limbah salak yang berlebih. Dan dengan meningkatnya biji salak yang dihasilkan,
sehingga masyarakat yang hanya mengolah dagingnya saja kini sudah dapat
mengolah bijinya untuk dijadikan bubuk kopi dengan manfaat diantaranya dapat
menggempur hipertensi, asam urat serta melancarkan diare.
Proses pembuatan kopi biji salak ini dimulai dengan penjemuran biji salak
sampai betul-betul kering, lalu biji salak tersebut di sangrai hingga biji salak
berwarna hitam kecoklatan, setelah itu biji salak tersebut ditumbuk menggunakan
lesung kemudian di blender dan disaring untuk proses pengemasan selanjutnya.
Dan dengan proses pengolahan tersebut dalam sehari dapat menghasilkan 5
kg/hari. Dengan proses pengolahan biji salak yang tertera di atas memiliki
kelemahan yaitu pada proses penggilingan yang menggunakan tiga tahapan
sehingga
dalam
pengolahannya
membutuhkan
waktu
yang
lama
dan
menghasilkan sedikit bubuk kopi saja.
Dari penjelasan diatas dapat dikaji sebuah masalah bahwa dalam proses
pembuatan kopi biji salak ini masih dengan cara tradisional dan membutuhkan
waktu yang lama. Untuk meningkatkan hasil pengolahan dan mempersingkat
penggilingan biji salak ini, maka dirancang suatu mesin yang mampu menggiling
biji salak menjadi bubuk kopi. Mesin penggiling biji salak yang dirancang ini
mampu meningkatkan hasil produksi dan mempersingkat waktu dalam
penggilingannya jika permintaan pasar meningkat.
Mesin ini dirancang khusus untuk menggiling biji salak menjadi bubuk kopi
dan memiliki konstruksi yang sederhana sehingga proses kerjanya tidak rumit
3
dengan menekan biaya perancangan sekecil mungkin agar dapat dimiliki oleh
masyarakat industri rumahan.
B. Permasalahan
Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka perencanaan mesin ini
dibuat berdasarkan permasalahan yang timbul dalam perencanaan mesin, yaitu :
1.
Bagaimana sistem penggilingan biji salak agar dapat menjadi bubuk kopi.
2.
Bagaimana rancangan mesin penggiling biji salak yang dapat bekerja secara
efisien dalam waktu singkat.
3.
Berapa daya dan putaran penggerak yang digunakan.
C. Batasan Masalah
Karena luasnya permasalahan dalam perancangan mesin penggiling biji
salak ini, penulis membatasi masalah yang akan dibahas dalam penulisan Tugas
Akhir ini. Adapun hal-hal yang akan dibahas dalam penulisan Tugas Akhir ini
sebagai berikut :
1.
Sistem penggilingan biji salak agar dapat menjadi bubuk kopi.
2.
Perancangan mesin penggiling biji salak yang bekerja secara efisien dalam
waktu yang singkat.
3.
Mengetahui komponen-komponen yang digunakan dalam perancangan mesin
penggiling biji salak.
4
D. Rumusan Masalah
Dari batasan masalah diatas dapat dirumuskan permasalahan yaitu sebagai
berikut :
1.
Bagaimanakah desain mesin penggiling agar biji salak menjadi bubuk kopi
dan dapat bekerja secara efisien dalam waktu yang singkat?
E. Tujuan
Secara akademis tujuan penulisan Tugas Akhir ini adalah untuk memenuhi
salah satu syarat menyelesaikan program Diploma III di Universitas Negeri
Medan. Secara teknik tujuan dari penulisan dan perancangan ini adalah :
1.
Mengetahui sistem penggilingan biji salak agar dapat menjadi bubuk kopi.
2.
Untuk mengetahui komponen-komponen yang digunakan dalam perancangan
mesin penggiling biji salak.
3.
Mendapatkan desain mesin penggiling biji salak yang efisien dalam waktu
singkat.
4.
Merencanakan konstruksi mesin penggiling yang aman bagi pengguna.
F. Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut :
1.
Bagi Mahasiswa
a. Meningkatkan pengetahuan tentang perancangan dan kreativitas
mahasiswa.
5
b. Sebagai suatu penerapan teori dan praktek kerja yang diperoleh dari
bangku perkuliahan.
c. Manambah pengetahuan dalam menciptakan suatu karya teknologi tepat
guna.
2.
Bagi Universitas
a. Sebagai sarana meningkatkan kualitas sumber daya manusia bagi
lulusan Universitas negeri Medan khususnya untuk program studi D3
Teknik Mesin.
3.
Bagi Industri/Lembaga
a. Dapat menambah hasil produksi dan dapat menyesuaikan dengan
permintaan yang ada.
b. Dapat mempersingkat waktu pada proses penggilingan biji salak.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Proses perancangan, pembuatan hingga pengujian dapat disimpulkan
sebagai berikut :
1.
2.
Dimensi dari mesin penggiling biji salak sebagai berikut :
a. Tinggi Mesin
: 1010 mm
b. Panjang Mesin
: 700 mm
c. Lebar Mesin
: 300 mm
d. Berat
: +100 kg
e. Kapasitas
: 21 kg/jam
Berdasarkan hasil perhitungan dan pengujian diperoleh bahwa 21 kg/jam biji
salak yang akan digiling membutuhkan putaran 350 rpm.
3.
Motor Penggerak
Daya
: 0,5 HP
Putaran : 1400 rpm
4.
Puli
Tabel 8. Ukuran Puli Mesin Penggiling Biji Salak
No.
Pulli
Ukuran (inch)
1.
Puli motor (d1)
3 inch
2.
Puli pemecah biji (d2)
8 inch
3.
Puli penggerak penggiling (d3)
5 inch
4.
Puli penggiling (d4)
7 inch
68
69
B. Saran
Didalam suatu perencanaan yang baik, konstruksi mesin diharapkan
menggunakan bahan yang sesuai dengan kriteria atau syarat kekuatan bahan yang
diijinkan, agar konstruksi tersebut aman dan bertahan lama dan berkualitas.
Pada waktu pengoperasian mesin perlu diperhatikan hal-hal berikut :
1.
Sebelum menggunakan mesin periksa terlebih dahulu kondisi mesin, terutama
kebersihan mesin.
2.
Untuk keselamatan mesin dan operator mesin, jangan memasukkan bendabenda keras kedalam hopper (corong masukan) penggiling.
3.
Untuk menjaga umur mesin, bersihkan mesin setiap selesai penggunaannya.
Membersihkan mesin walaupun kelihatannya mudah dan sederhana namun
merupakan salah satu pemeliharaan mesin.
4.
Melakukan perawatan secara berkala misalnya: pelumasan pada mesin guna
melindungi mesin dari korosi dan keawetan mesin.
Kekurangan dari mesin penggiling biji salak ini yaitu :
1.
Hasil dari penggilingan biji salak pada mesin penggiling ini masih kasar
dikarenakan kurang maksimalnya proses penggilingan biji salak tersebut.
Sehingga perlu adanya penyempurnaan mesin ini agar hasil dari penggilingan
biji salak mencapai harapan yang diinginkan yaitu hasil penggilingan yang
menyerupai butiran pasir. Dan untuk penyempurnaan mesin ini dibutuhkan
penambahan proses penggilingan agar hasil serbuk biji salak yang dibutuhkan
tercapai. Diharapkan dikemudian hari mesin ini dapat disempurnakan, agar
mesin ini dapat beroperasi secara maksimal.
70
DAFTAR PUSTAKA
Creamer, Robert H. (1984). Machine Design. United Stated: Wesley Publishing
Company.
Hanoto. (1981). Mekanika Teknik. TEDC:Bandung
Karta, I.W., Eva Susila, L.A., Mastra, I.N. Asnawa, P.G. (2015). Kandungan Gizi
Pada Kopi Biji Salak. Denpasar: Jurnal Virgin.
Shigley, Joseph E, (1984). Perencanaan Teknik Mesin. Jakarta : Erlangga.
Sato,Takesi, (2000). Menggambar Mesin Menurut Standar Iso. Jakarta: Pradnya
Paramita.
Sularso dan Kiyokatsu Suga. (1978). Dasar – Dasar Pemilihan dan Perencanaan
Elemen Mesin. Jakarta : PT. Pradya Paramita.
Sularso dan Kiyokatsu Suga, (2004). Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen
Mesin. Jakarta: Pradnya Paramita.