Alat dan Mesin Prtanian, Mekanisasi Pertanian

Aben candra / E1J010070

Alat dan Mesin Prtanian, Mekanisasi Pertanian

I.                   PENDAHULUAN

A. Latar belakang

            Alat dan mesin pertanian diproduksi dengan tujuan untuk meningkatkan kemampuan kerja dan mutu hasil olahannya sehingga dapat meningkatkan nilai tambah dari komoditas hasil pertanian tersebut. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan hasil pertanian adalah dengan cara meningkatkan efisiensi penanganan pascapanen. Secara ekonomis penggunaan mesin pengecil ukuran lebih mudah dilakukan dan lebih murah jika dilakukan secara manual. Selain itu, operasi pengecilan ukuran merupakan salah satu perlakuan pendahuluan yang dapat mempermudah proses-proses selanjutnya.

            Pengecilan ukuran merupakan salah satu proses dalam industri pengolahan bahan pertanian. Proses ini bisa merupakan proses utama maupun operasi pembantu dalam suatu industri. Pengecilan ukuran dapat dilakukan dengan berbagai peralatan industri. Setiap alat ini mempunyai cara kerja masing-masing dan menghasilkan produk dengan ukuran tertentu.

Peralatan pengecil ukuran dapat dikelompokkan menjadi mesin penghancur, mesin penggiling, mesin penggiling sangat halus, dan mesin pemotong(kita hanya membahas mesin penggiling). Prinsip kerja masing-masing alat di atas berbeda-beda. Aksi utama dari mesin penghancur adalah kompresi. Mesin penggiling menerapkan pukulan dan gilingan serta kadang-kadang dikombinasikan dengan kompresi. Mesin penggiling sangat halus bekerja dengan menerapkan prinsip gesekan. Mesin pemotong bekerja dengan menggunakan aksi potong.

B. Tujuan

            Tujuan makalah ini adalah untuk mempelajari alat-alat pengecil ukuran dan aplikasinya pada industri.

(sebagai bahan acuan, kami menyediakan bahan percobaan dan pembahasan yang kami dapatkan dari literatur. Silahkan dibaca!!!)

II.                METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan selama praktikum adalah hammer mill, disc mill, , neraca massa, dan loyang. Sedangkan bahan yang digunakan adalah kacang hijau(analogikan aja dengan kopi).

B. Cara Kerja

Mula-mula timbang kacang hijau untuk mengetahui berat totalnya. Setelah itu bagi kacang hijau menjadi tiga bagian dengan berat yang sama. Masing-masing bagian kacang hijau digunakan sebagai bahan yang diolah dalam hammer mill, disk mill, dan multi mill. Namun, karena hammer mill kehabisan solar pada motornya, akhirnya tidak dapat digunakan. Selain itu, praktikan juga mengamati bagian-bagian dari mesin pengecil ukuran.

III.             HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil

	Disc Mill
Bobot awal bahan (kg)	0.330
Bobot akhir bahan (kg)	0.310

B. Pembahasan

Pengecilan ukuran adalah suatu bentuk proses penghancuran dari pemotongan bentuk padatan menjadi bentuk yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Terdapat empat cara yang diterapkan pada mesin-mesin pengecilan ukuran, yaitu (1) kompresi, pengecilan ukuran dengan tekstur yang keras; (2) impact atau pukulan, digunakan untuk bahan padatan dengan tekstur kasar; (3) attrition, digunakan untuk menghasilkan produk dengan tekstur halus dan; (4) cutting, digunakan untuk menghasilkan produk dengan ukuran dan bentuk tertentu (Mc. Cabe, et. al.,1976).

Menurut Brennan et. al. (1974), pengecilan ukuran bertujuan untuk:

1. Membantu proses ekstraksi

2. Memperkecil bahan sampai dengan ukuran tertentu untuk maksud tertentu

3. Memperbesar luas permukaan bahan untuk proses lebih lanjut

4. Membantu proses pencampuran

Menurut Henderson dan Perry (1982), pada prinsipnya pengecilan ukuran diklasifikasikan menurut produk akhir yang dihasilkan. Yang pertama adalah pengecilan ukuran ekstrim yaitu merubah dimensi ukuran bahan secara signifikan, misalnya penggilingan dan penggerusan. Kedua adalah pengecilan bahan yang menghasilkan ukuran produk yang masih berdimensi besar atau nisbah produk akhir dengan awalnya tidak terlalu signifikan, misalnya pada proses pemotongan dan pengempaan.

Disini, peralatan pengecilan ukuran yang dibahas adalah hammer mill, disk mill, dan multi mill Sedangkan pada percobaan peralatan yang digunakan hanya disk mill dan multi mill. Untuk peralatan yang lainnya hanya dijelaskan bagian-bagiannya dan prinsip kerjanya.

1.      Hammer mill

Bahan : Stainless Steel

Dimensi : 50x100x120cm

Harga : Kapasitas 100 kg/jam : Rp 6.500.000

Penggiling palu merupakan penggiling yang serbaguna, dapat digunakan untuk bahan kristal padat, bahan berserat dan bahan yang agak lengket. Pada skala industri penggiling ini digunakan untuk lada dan bumbu lain, susu kering, gula, kopi bubuk dan lain-lain (Wiratakusumah, 1992).

Menurut Mc Colly (1955), penggunaan hammer mill mempunyai beberapa keuntungan antara lain adalah :

1. konstruksinya sederhana

2. dapat digunakan untuk menghasilkan hasil gilingan yang bermacam-macam ukuran

3. tidak mudah rusak dengan adanya benda asing dalam bahan dan beroperasi tanpa bahan

4. biaya operasi dan pemeliharaan lebih murah dibandingkan dengan burr mill.

Sedangkan beberapa kerugian menggunakan hammer mill antara lain adalah :

1. biasanya tidak dapat menghasilkan gilingan yang seragam

2. biaya pemasangan mula-mula lebih tinggi dari pada menggunakan burr mill

3. untuk gilingan permulaan atau gilingan kasar dibutuhkan tenaga yang relatif besar sampai batas-batas tertentu.

Menurut Smith (1955), hammer mill terdiri dari atas martil/palu yang berputar pada porosnya dan sebuah saringan yang terbuat dari plat baja. Hasil pertanian yang akan digiling dimasukkan melalui sebuah corong pemasukan dan dipukul oleh suatu seri plat baja.

Bagian utama dari hammer mill adalah corong pemasukan, pemukul, corong pengeluaran, motor penggerak, alat transmisi daya, rangka penunjang dan ayakan.

Corong pemasukan

Corong pemasukan terbuat dari plat esher 1.5 mm, bagian atas dari corong pemasukan berbentuk bujur sangkar dengan ukuran 350 mm x 350 mm dan bagian bawahnya menyempit sampai 90 mm x 50 mm dengan kemiringan dinding corong 40^o.

Pemukul

Pemukul terbuat dari stainless steel. Pada bagian ini terdapat lima pasang pemukul yang juga terbuat dari bahan stainless  steel. Ukuran pemukul adalah antara 100 mm x 25 mm x 5 mm dan pada kedua sisi pemukul dibuat tajam, hal ini bertujuan agar sisi pemukul yang satu dapat menggantikan sisi pemukul yang sudah tumpul dengan cara membalik posisi. Pemukul dipasang dengan posisi horizontal dengan jumlah lima pasang yang disatukan oleh empat buah poros yang terbuat dari stainless steel dengan berdiameter 10 mm dipasang vertikal. Gambar detail pemukul adalah sebagai berikut :

Saringan

            Saringan yang digunakan pada hammer mill terbuat dari plat baja. Pada hammer mill saringan memegang peranan penting dalam menentukan besar ukuran butir biji-bijian, saringan dapat diganti-ganti tergantung dati besar ukuran butir hasil gilingan yang dikehendaki.

Corong pengeluaran

            Corong pengeluaran terbuat dari plat esher 1.5 mm yang berbentuk kerucut terpancung pada posisi terbalik. Diameter corong adalah 550 mm dan diameter bawahnya adalah 120 mm.

Ayakan

Alat ini berukuran 600 mm x 600 mm yang mana konstruksinya terbuat dari kayu dengan bentuk seperti trapezium dan kostruksi penyangga terbuat dari plat siku 25 mm x 25 mm x 2.5 mm dengan ukurannya sama dengan ukuran ayakan. Posisi ayakan ini adalah miring dengan kemiringan 10^oC, ini bertujuan untuk memudahkan gerak dari transmisi yang menggerakkan ayakan dan mempercepat proses pengayakan.

Motor penggerak

Motor penggerak yang digunakan adalah motor listrik dengan daya dan kecepatan putaran berturut-turut 1 hp dan 148 rpm. Motor tersebut dipasang pada dudukan yang terbuat dari baja plat 8 mm yang berukuran 250 mm x 147 mm yang dipasang dengan sebuah engsel. Fungsi engsel adalah jarak antara poros terhadap motor dengan poros utama dapat diatur untuk memperoleh tegangan sabuk yang diinginkan.

            Menurut Smith (1955), tipe hammer mill dibedakan berdasarkan sifat dari gigi penggiling yaitu gigi penggiling dapat berayun bebas pada porosnya dan gigi penggiling tidak dapat berayun bebas pada porosnya (statis). Kedua tipe hammer mill tersebut dalam operasinya tidak mempunyai banyak perbedaan.

Penentuan mutu hasil giling ditentukan oleh modulus kehalusan yang menyatakan rata-rata ukuran partikel hasil gilingan dan indeks keseragaman yang menyatakan fraksi-fraksi kasar, sedang dan halus dari partikel hasil gilingan (Smith, 1955).

Modulus kehalusan beberapa jenis biji-bijian

Jenis biji-bijian	Hasil gilingan
	Kasar	Sedang	Halus
Jagung Kacang kedelai Gandum kopi	4.80 4.80 3.70 4.10	3.60 3.60 2.90 3.20	2.40 2.40 2.10 2.30

            Angka modulus kehalusan merupakan angka hasil bagi garis tengah bahan pada keadaan mula-mula dengan garis tengah bahan pada keadaan akhir, yang berkisar antara 1 sampai 16.

2. Disk mill

Harga                        : Rp  3.900.000

Kapasitas                    : 180 kg /jam

Rotational speed        : 5800 rpm

Motor power               :  3 kw

Dimensi                       : 800x500x1000 mm

Berat (non-motor)      : 65 kg

Penggerak mesin diesel 16 PK

Bahan terbuat dari besi cor

Hopper dari plat besi

Pengatur umpan

Kerangka Canal UNP 6

Disc mill merupakan jenis alat pengecil bahan yang dapat menghasilkan produk dalam ukuran sedang maupun halus, seperti kedelai, jagung kentang, kopi bubuk, dan lainnya. Alat ini digunakan untuk mengupas kulit ari, pembelah dan penghancur biji kedelai dalam keadaan kering maupun basah.

            Disk mill merupakan alat yang memiliki konstruksi dan prinsip kerja yang sama seperti dengan stone mill. Keduanya sama-sama memiliki dua piringan yang dipasangkan pada sebuah shaft. Terdapat dua macam disk mill yaitu (1) disk mill yang bergerak pada satu roda dan roda lainnya stasioner dan (2) disk mill dimana kedua rodanya bergerak. Pada keadaan pertama, satu piringan terpasang permanen (stasioner) pada badan mesin. Sedangkan pada keadaan kedua, piringan berputar bersamaan dalam arah putaran yang berlawanan satu dengan lainnya. Bahan yang akan diproses dimasukkan melalui bagian atas alat (corong pemasukan) yang mempunyai penampung bahan. Selama proses, bahan akan mengalami gesekan diantara kedua piringan sehingga ukurannya menjadi lebih kecil dan halus (AEL, 1976).

Bagian-bagian dari disc mill adalah sebagai berikut :

a. Corong pemasukan

            Corong ini berfungsi untuk memasukkan biji yang akan dikupas kulit arinya dan dihancurkan. Bagian ini dilengkapi dengan katup pemasukkan untuk mengatur jumlah biji yang akan dikupas oleh cakram sehingga pengupasan akan berjalan lancar.

b. Penyemprot air

Penyemprot air berfungsi untuk membantu kelancaran turun dan keluarnya biji ke ruang pengupasan. Air akan mendorong biji agar jatuh ke ruang pengupasan. Pada praktikum ini tidak dilakukan penyemprotan air.

c. Ruang pengupasan dan penghancuran

            Ruang pengupasan berfungsi sebagai tempat mengupas dan menghancurkan sekaligus sebagai rangka dudukan bagi landasan gesek. Ruangan ini diberi penutup dan dibuat agak rapat agar kedelai tidak lolos keluar sebelum mengalami pengupasan dan penghancuran.

d. Dinding penutup dan cakram

       Dinding penutup dan cakram berfungsi sebagai pengupas dan penghancur biji karena adanaya gerak putar dari cakram terhadap diniding penutup yang diam. Biji yang terkupas dan hancur itu merupakan akibat dari efek atrisi dan kompresi dari cakram.

e. Poros penggerak

            Poros penggerak berfungsi untuk memutar silinder pengupas yang digerakkan oleh motor listrik dengan menggunakan puli dan belt sebagai penyalur daya. Pada poros penggerak terdapat pengunci untuk mengatur jarak antar cakram. Semakin kecil jarak antar cakram maka ukuran hasil pengolahan akan semakin halus.

f. Corong pengeluaran

            Corong pengeluaran berfungsi untuk mengeluarkan biji yang telah dikupas dan dihancurkan yang terletak di bagian bawah silinder pengupas. Biji yang akan pecah dan keluar dari corong ini masih bercampur dengan kulit arinya.

            Biji kacang hijau dimasukkan ke dalam disc mill dan mengalami proses pengecilan ukuran. Pengecilan ukuran ini terjadi pada saat bahan masuk diantara dinding dan cakram yang jaraknya diatur terlebih dahulu sesuai dengan ukuran yang diinginkan dan bahan juga mengalami penggerusan pada dinding granding plate yang permukaanya kasar sehingga dihasilkan biji kacang hijau yang halus. Setelah mengalami dua kali penggerusan maka dimensi dari biji kacang hijau pun berubah menjadi lebih kecil dari dimensi awalnya.

            Pada praktikum ini bahan berupa biji kacang hijau dimasukkan sebanyak 330 gram dihancurkan dengan menggunakan Disc Mill sehingga diperoleh biji kacang hijau yang ukurannya lebih kecil sebanyak 310 gram. Pada saat pengecilan ukuran dan penggerusan terjadi loss (kehilangan bahan). pada praktikum ini rendemen yang diohasilkan adalah 90,61% dan loss kacang hijau sebesar 20 gram (9,39%). Loss umumnya terjadi pada saat pengeluaran bahan, proses pengayakan, dan adanya kacang hijau yang masih melekat pada alat penghancur. Adanya loss ini menyebabkan berat akhir menjadi sedikit.

IV.             PENUTUP

A. Kesimpulan

Pengecilan ukuran adalah suatu bentuk proses penghancuran dari pemotongan bentuk padatan menjadi bentuk yang lebih kecil oleh gaya mekanik. Terdapat empat cara yang diterapkan pada mesin-mesin pengecilan ukuran, yaitu (1) kompresi, pengecilan ukuran dengan tekstur yang keras; (2) impact atau pukulan, digunakan untuk bahan padatan dengan tekstur kasar; (3) attrition, digunakan untuk menghasilkan produk dengan tekstur halus dan; (4) cutting, digunakan untuk menghasilkan produk dengan ukuran dan bentuk tertentu

Hammer mill merupakan aplikasi dari gaya pukul (impact force). Prinsip kerja hammer mill adalah rotor dengan kecepatan tinggi akan memutar palu-palu pemukul di sepanjang lintasannya. Bahan masuk akan terpukul oleh palu yang berputar dan bertumbukan dengan dinding, palu atau sesama bahan. Akibatnya akan terjadi pemecahan bahan. Proses ini berlangsung terus hingga didapatkan bahan yang dapat lolos dari saringan di bagian bawah alat.

Terdapat 2 fungsi kerja disk mill yaitu (1) disk mill yang bergerak pada satu roda dan roda lainnya stasioner dan (2) disk mill dimana kedua rodanya bergerak. Pada keadaan pertama, satu piringan terpasang permanen (stasioner) pada badan mesin. Sedangkan pada keadaan kedua, piringan berputar bersamaan dalam arah putaran yang berlawanan satu dengan lainnya. Rendemen kacang hijau yang dihasilkan sebesar 90,61% dan loss bahan sebesar 9,39%.

DAFTAR PUSTAKA

AEL. 1976. Schort-und Mischanlagen im Landwirtschaftlichen Betried. Arbeitsgemeinschaft fur Electrizitatsanwendung in der Landwirtschaft e. V., Heft 7.

Brennan, J.G., J.R. Butlers, N.D. Cowell, dan A.E.V. Lilly. 1974. Food     Engineering Operations. Applied Science Publisher. Essex.

Henderson, S.M. dan R.L. Perry. 1982. Agricultural Process Engineering. The       AVI Publishing Company, Inc. Westport.

McCabe, W.L. dan J.C. Smith. 1976. Unit Operations of Chemical Engineering.    McGraw Hill, Inc. Tokyo.

Mc Colly and J.W. Martin. 1955. Processing Agricultural Engineering. Mc Graw- Hill Book Co., New York.

Smith, H.P. 1955. Farm Machinery and Equipment. Mc Graw-Hill Book Co., Inc.             Fourth Edition, New York

Wiratakusumah, Aman. 1992. Peralatan dan Unit Proses Industri Pangan.             Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktur Jenderal Perguruan      Tinggi. Pusat Antar Universitas. Institut Pertanian Bogor. Bogor. 

www.ivd.uni-stuttgart.de/bilder/maier/hm_gr.jp