1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pohon aren (Arenga Pinnata Merr.) merupakan tumbuhan yang hampir

seluruh bagian atau produk dari tumbuhan ini bermanfaat dan mempunyai nilai

ekonomi. Salah satu bagian dari tanaman ini yang memiliki nilai ekonomis yaitu

biji buah aren yang setengah masak atau direbus dengan nama kolang-kaling.

Manfaat kolang-kaling banyak digunakan sebagai bahan campuran beraneka jenis

makanan atau minuman, misalnya: manisan, kolak, ronde, minuman kaleng, es

campur, dan bajigur. Kolang-kaling selain dapat di manfaatkan untuk bahan eneka

makanan dan minuman, kandungan seratnya juga baik utuk kesehatan.

Semua bagian dari pohon aren ternyata banyak fungsinya, antara lain akar

aren dapat digunakan untuk bahan kerajinan tangan, daun muda atau sanurnya

untuk pembungkus atau pengganti rokok, batangnya digunakan untuk berbagai

macam peralatan bangunan, air nira digunakan untuk bahan pembuatan gula

merah atau cuka, dan lidinya digunakan untuk membuat sapu (Patma et al. 2013).

Kemungkinan pemasaran kolang-kaling cukup cerah. Indonesia saat ini

mengekspor kolang-kaling ke negara-negara lain disamping dapat memenuhi

kebutuhan konsumsi dalam negeri produk ini juga dapat meningkatkan

pendapatan petani aren.

Dalam proses pengolahan kolang-kaling salah satu proses yang sangat

penting yaitu perebusan (sterilizer) buah aren. Perebusan buah aren (tandan buah)

dilakukan selama 60-120 menit dengan suhu 100-110 0C fungsi perebusan untuk

1

2

mempermudah cara proses pemisahan biji dari buah kolang-kaling, serta

menghilangkan rasa gatal pada biji dari getah buah aren.

Produksi kolang-kaling masih sangat rendah disebabkan penerapan tingkat

teknologi budidaya yang belum optimal. Salah satu hal yang perlu diperhatikan

untuk mengantisipasi produktifitas kolang-kaling adalah penanganan pasca panen.

Menciptakan mesin untuk mengupas buah aren hingga menjadi kolang-

kaling merupakan salah satu usaha yang dianggap penting karena dapat membantu

mempercepat proses pengupasannya sehingga dapat menghemat waktu dan

meningkatkan produksi kolang-kaling. Kapasitas maksimal dengan menggunakan

mesin ini belum dilakukan pengujian. Penting untuk melakukan pengujian kinerja

performasi suatu mesin atau penilaian kuantitatif atau perubahan produktivitas

suatu mesin karena memungkinkan untuk membantu pengambilan suatu

keputusan yang strategis dalam upaya peningkatan produktivitas. Dimana

program peningkatan produktivitas berupaya untuk mencapai efesiensi produksi

total.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji kinerja performasi sterilizer

mesin pengupas buah aren (Arenga Pinnata Merr).

1.3 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat pada agroindustri buah aren

rumah tangga khususnya di Provinsi Aceh serta dapat bermanfaat sebagai bahan

referensi ilmiah dalam proses pengupasan buah aren menjadi kolang-kaling.

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Uji Performasi Sterilizer Mesin Pengupas Buah Aren

Pengujian terhadap performasi sterilizer mesin pengupas buah aren dalam

penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu: untuk mengetahui performasi

motor pengerak tenaga diensel, performasi elemen-elemen Sistem Transmisi

mesin pengupas buah aren, dan performasi stelirizer (perebusan). Ada tiga

parameter yang di gunakan dalam penelitian yaitu: kecepatan putaran puli (R),

lama waktu rebusan (W) dan berat bahan (M).

2.2 Performasi Motor Pengerak Tenaga Diesel

Motor diesel adalah jenis khusus dari mesin pembakaran dalam.

Karakteristik utama dari mesin diesel yang membedakannya dari motor bakar

yang lain terletak pada metode penyalaan bahan bakarnya. Dalam mesin diesel

bahan bakar diinjeksikan kedalam silider yang berisi udara bertekanan tinggi.

Selama proses pengkompresian udara dalam silinder mesin, suhu udara

meningkat, sehingga ketika bahan bakar yang berbentuk kabut halus

bersinggungan dengan udara panas ini, maka bahan bakar akan menyala dengan

sendirinya tanpa bantuan alat penyala lain. Karena alas an ini mesin diesel juga

disebut mesin penyalaan kompresi (compression ignition engines) (Priambodo,

dkk. 1991).

2.2.1 Torsi dan Daya

Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan

dynamometer yang dikopel denngan poros output mesin. Olehh karena sifat

3

4

dynamometer yang bertindak seolah-olah seperti sebuah rem dalam sebuah mesin,

maka daya yang dihasilkan poros output ini sering diisebut sebagai daya rem

(Brake Power).

PB=2 . π . n60

T………………………………………………………………(1)

Dimana: PB = Daya Keluar (Watt)

n = Putaran Mesin (rpm)

T = Torsi (N.m)

(Priambodo, dkk. 1991).

2.3 Performasi Elemen-Elemen Sistem Transmisi Mesin Pengupas Buah

Aren

2.3.1 Poros

Menurut Harahap (1986). Poros adalah suatu bagian standar yang berputar

berpenampang bulat dimana terpasang elemen-elemen saperti pada gigi, puli, roda

gila (fly whoel), engkol, jantera (sporket) dan elemen-elemen pemindah daya

lainya poros dapat menerima beban-beban luntur, tarikan, tekan atau puntiran

yang bekerja sendiri-sendiri atau berupa gabungan satu dengan yang lain.

Menurut Daywin (1991), poros merupakan bagian terpenting dalam setiap

mesin meneruskan tenaga dan putaran nya secara bersama sama atau peranan

poros dalam sistem transmisi adalah meneruskan daya.

2.3.2 Puli

Menurut Daywin (1991), puli merupakan roda yang dipakai untuk

menyalurkan daya dengan mempergunakan sabuk. Puli dapat dibuat dengan

bermacam-macam bahan. Puli dapat dibuat agak cekung agar sabuk dapat berada

5

ditengah puli, lebar harus berada antara 12-20% lebih besar dari sabuk –V. Puli

lebih diefesien dalam penyalur daya, slip redah dan dapat dipakai penampang

sabuk yang lebih tipis. Pada unit mesin yang memakai sabuk perlu diperhatikan

hubungan dan posisi poli penggerak dan puli gerakkan.

Menurut Shatriya dkk, (2014). Bila dua puli dihubungkan oleh sabuk, maka

kecepatan putarannya berbanding terbaik dengan garis tengah puli (dengan

mengabaikan slip). Putaran puli penggerak dan yang digerakkan berturut-turut

adalah n1 (rpm) dan n2 (rpm), dan diameter nominal masing-masing adalah dp (mm)

dan Dp (mm), serta perbandingan putaran u dinyatakan dengan n2/n1 atau dp/Dp.

Karena sabuk-V biasanya dipakai untuk menurunkan putara, maka perbandingan

yang umum dipakai ialah perbandingan reduksi i (i>1), dimana.

n1

n2=ℓ=

Dp

d p= 1

u:u=1

ℓ …………………………………………………………2)

Kecepatan linier sabuk-V (m/s) adalah

V=d p n2

60×1000 ……………………………………………………………………3)

Pengaruh perubahan diameter puli gerakan atau puli penggerak terdapat

output daya adalah output daya yang dihasilkan hampir mendekati konstan. Tidak

ada pengaruh pada daya output. Pengaruh diameter puli penggerak terhadap

efisiensi daya adalah efisiensi daya yang dihasilkan hampir mendekati konstan

artinya adalah tidak ada pengaruh pada efisiensi daya.

6

Tabel 1. Diameter Puli yang Diizikan dan Dianjurkan (mm)

Penampang A B C D E

Diameter Minimum yang Diizinkan 65 115 175 300 450

Diameter Minimum yang Dianjurkan 95 145 225 350 550

Sumber: Sularso (1994).

2.3.3 Sabuk

Elemen mesin yang lugas seperti sabuk, kabel atau rantai dipakai untuk

memindahkan daya pada jarak yang dihitung panjangnya. Menurut Harahap

(1986), biasanya sabuk dipakai untuk memindahkan daya antara dua poros yang

sejajar, poros-poros harus terpisah pada suatu karakteristik tertentu yang

tergantung pada suatu jarak minimum tertentu, yang bergantung pada jenis

memakai sabuk agar bekerja sacara efisien, sabuk mempunyai karakteristik

sebagai berikut:

1. Sabuk bias dipakai untuk jarak suatu yang panjang.

2. Karena slip dan gerakan sabuk yang lambat, perbandingan kecepatan sudu

tantara dua poros tidak konstan atau sama dengan perbandingan diameter

puli.

3. Bila menggunakan sabuk yang datar, aksi klos bias didapat dengan

menggeser sabuk dan puli yang bebas kepuli yang ketat.

4. Dengan menggunakan puli yang bertingkat suatu alay pengubah

perbandingan kecepatan ekonomis bias didapat.

5. Sedikit penyetelan atas jarak sumbu diperlakukan sewaktu sabuk dipakai.

7

6. Bila sabuk-V dipakai beberapa variasi dalam perbandingan kecepatan sudut

bias didapat dengan menggunakan puli yang kecil dengan sisi yang dibeban

pegas.

7. Diameter puli kemudian merupakan fungsi dari tegangan sabuk dan dapat

diubah dengan merubah jarak sambungnya.

Transmisi sabuk dapat dibagi tiga kelompok:

1) Sabuk rata dipasang pada puli silinder dan meneruskan momen antara

dua porosyang jaraknya dapat mencapai 10 m dengan perbandingan

putaran antara 1:1 sampai 6:1

2) Sabuk dengan penampang trapesium di pasang pada puli dengan alur dan

meneruskan momen antara dua poros yang jaraknya mencapai 5

mdengan perbandingan putaran 1:1 sampai 7:1

3) Sabuk gigi yang digerakkan dengan sporket padajarak pusat mencapai 2

m dan meneruskan putaran secara tepat dengan perbandingan 1:1 sampai

6:1

Sebagian besar transmisi sabu mengunakan sabuk-V karena mudah

penangganannya dan harganya pun murah. Kecepatan sabuk direncanakan untuk

10-20m/s pada umumnya dan maksimum sampai 25 m/s. Daya maksimum yang

dapat di transmisikan kurang lebih sampai 500 kW (Fahrizal, 2007).

2.4 Performasi Sterilizer

Buah aren yang masih melekat pada tandannya direbus dalam tempat

sterilizer atau dalam katel rebusan. Dalam proses pengolahan kolang-kaling salah

satu proses yang sangat penting yaitu sterilizer (perebusan) buah aren. Perebusan

8

buah aren (tandan buah) dilakukan selama 60-120 menit dengan suhu 100-110 0C

fungsi perebusan untuk mempermudah cara proses pemisahan biji dari buah

kolang-kaling, serta menghilangkan rasa gatal pada biji dari getah buah aren dan

mempermudah proses perontokan buah dari tandan.

2.4.1 Air Kondesat

Air kondesat adalah air yang terbentuk akibat proses kondensasi uap

didalam bejana sterilizer. Air kondesat yang berada didasar bejana sterilizer ini

harus terus menerus dibuang karena dapat menghambat proses perebusan.

2.5 Penentuan Kecepatan Variasi Putaran

Dalam penentuan variasi kecepatan sangat tergantung pada poros motor

penggerak yang berasal dari tenaga diesel. Perbandingan antara putaran maksimul

dan putaran minimum yang berasal dari motor diesel dengan menghubungkan

antara faktor dan tingkat kecepatan maka dapat diperoleh besar-nya angka

kecepatan putaran. Angka tersebut dapat dilihat pada alat Tachometer.

2.6 Mesin Pengupasan

Salah satu dari jenis mesin pengupasan yaitu mesin pengupas buah pinang,

yaitu mesin yang digunakan untuk mengupas buah pinang. mesin ini

menggunakan sistem pengaturan kecepatan untuk mampuh mengupas pinang tua

dan muda. Hasil yang dicapai mesin pengupas buah pinang ini yaitu dapat

mengupas buah pinang 11 ons biji dan 0,5 ons pinang yang tidak terkupas

sedangkan kulitnya 8,5 ons (Darmein dan Usman, 2013).

9

III. METODELOGI

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan September sampai dengan November

2016 di Laboratorium Perbengkelan Program Studi Teknologi Industri Pertanian

(TIP) Politeknik Indonesia Venezuela (POLIVEN).

3.2 Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah satu unit mesin

pengupas buah aren, tang, obeng, palu, stopwatch, tachometer, timbangan digital,

alat-alat tulis dan peralatan pendukung lainnya.

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain puli, sabuk-V tipe A,

air, dan buah aren yang biasa dijadikan kolang-kaling yaitu sebagai bahan

pengujiannya. Buah aren yang digunakan yaitu buah aren jenis genjah (jenis aren

yang menghasilkan bunga dalam waktu yang lebih muda antara 4,5 dan 6 tahun).

Air yang digunakan adalah sebanyak 79,2 liter, (4,4 liter dalam satu kali

pengujian).

3.3 Model Analisis

3.3.1 Metode Penelitian

Penelitian ini secara eksperimen menggunakan Rancangan Acak Kelompok

(RAK). Dengan pola non faktorial, yaitu susunan penelitian ada 3 (Tiga)

parameter yang digunakan dalam penelitian yaitu: kecepatan putaran puli (R),

lama waktu rebusan (w), dan berat bahan (M).

9

10

3.3.2 Alat Analisis

Alat analisis yang akan digunakan dalam pelaksanaan penelitian ini

adalah Rancangan Acak Kelompok (RAK). Dengan pola non faktorial.

Dengan model linier sebagai berikut:

Rumus : Yij=μ+Ki+P( t )+εi( t )

Dimana :

I : 1, 2, ......n;dan t = 1, 2,..............n

Yit(t) : Nilai pengamatan pada baris ke-i, kolom ke-j yang terdapat

perlakuan ke-t

μ : Nilai rata-rata umum

Ki : Pengaruh kelompok ke-i

P(t) : Pengaruh perlakuan ke-t

εi ( t ) : Pengaruh galat pada kelompok ke-i, yang memperoleh

perlakuan ke-t

3.3.3 Jenis dan Sumber Data

Adapun jenis dan sumber data yang digunakan dalam penelitian ini adalah

sebagai berikut:

3.3.3.1 Jenis Data

1. Data Kuantitatif

Jenis data yang berbentuk angka-angka, seperti data yang didapat dari hasil

perhitungan uji performasi sterilizer pada mesin pengupas aren, yaitu: terhadap

putaran kecepatan puli, lama waktu rebusan dan berat bahan.

11

2. Data Kualitatitf

Data yang tidak berbentuk angka-angka. Jenis data ini berbentuk informasi

secara lisan maupun tertulis dari hasil uji performasi mesin pengupas dan

penelitian kepustakaan mengenai informasi apa saja yang dibutuhkan.

3.3.3.2 Sumber Data

Selain jenis data, dalam penelitian ini juga digunakan beberapa sumber

data yaitu:

1. Data Primer

Data yang pertama kali dicatat dan dikumpulkan oleh penelit. Data primer

dalam penelitian ini diperoleh dengan melakukan pengamatan pada uji kinerja

performasi sterilizer pada mesin pengupas buah aren.

2. Data Sekunder

Data yang diperoleh berupa dokumen dari kegiatan penelitian, literatur,

serta artikel yang relevan dengan objek penelitian. Misalnya buku-buku

referensi, jurnal-jurnal umum dan internasional, literature tambahan yang

validitasnya dapat dipertanggung jawabkan oleh penulis.

3.3.3.3 Teknik Pengumpulan Data

Guna memperoleh data dan informasi menyangkut materi penulisan ini,

maka penulis menggunakan metode pengumpulan data sebagai berikut:

1. Observasi yaitu mengadakan pengamatan langsung terhadap objek

penelitian, yaitu pada uji kinerja performasi sterilizer pada mesin pengupas

buah aren.

12

2. Interview yaitu penelitian yang dilakukan dengan mengadakan wawancara

kepada pihak yang berhubungan langsung dengan objek yang diteliti,

sehingga data yang didapat betul-betul objektif dan dapat dipertanggung

jawabkan.

3. Kepustakaan yaitu dengan menggunakan buku, paper, dan sumber ilmiah

lain, seperti situs internet ataupun artikel teks dokumen yang berhubungan

dengan penelitian.

3.4 Tahapan Penelitian

Penelitian ini secara keseluruhan terdiri dari dua tahapan, yaitu tehap

pendahuluan, uji dan analisis data. Tahapan proses ini adalah sebagai berikut:

3.4.1 Penelitian Pendahuluan

1) Mempelajari cara kerja mesin: cara kerja mesin pengupas buah aren

adalah pertama menghidupkan mesin, setelah itu buah aren dimasukkan

kedalam tabung pengupas sedikit demi sedikit hingga mencapai

pemasukan bahan yang maksimal sementara putaran rol pengupasan

terus berputar. Bahan yang berada dalam tabung pengupasan terjadi

penekanan antara rol pengupasan dan dinding tabung sehingga buah

aren menjadi terkupas.

2) Mempelajari ukuran buah aren: karakteristik fisik bahan pertanian

merupakan faktor yang sangat penting dalam menangani masalah-

masalah yang berhubungan dengan merancang suatu mesin khusus

suatu produk hasil pertanian atau analisa perilaku produk dan cara

penanganannya. Analisa karakteristik fisik yang dilakukan pada bahan

13

penelitian ini adalah pengukuran ukuraan buah aren. Pengukuran

dilakukan dengan mengunakan jangka sorong. Pengukuran dilakukan

pada beberapa buah aren yang dilakukan secara acak. Hasil pengukuran

yang didapatkan adalah: tinggi buah (T) (sumbu mayor) adalah 3,65 cm

– 4 cm dan diameter buah (D) (sumbu minor) adalah 3,53 cm 4 cm.

Gambar 2 BuahAren

3) Penentuan kecepatan putaran poros tabung, untuk mmemudahkan

melakukan pengujian maka kecepatan putaran mesin dikonstankan

disebabkan karena kecepatan putaran yang dimiliki oleh mesin ini

sangat bervariasi. Kecepatan putaran mesin yang dikonstankan yaitu

sebesar 1500 rpm dan untuk mendapatkan variasi kecepatan putaran

poros tabung pengupasann penentuan kecepatan putaran poros hanya

dilakukan dengan cara menggantikan ukuran puli yang dihubungkan

dengan poros tabung. Penentuan ukuran puli ini dipilih secara acak,

dalam arti puli yang dipilih tidaklah berurutan karena disesuaikan

14

dengan ukuran-ukuran puli yang mudah ditemukan dipasaran. Puli yang

digunakan adalah puli berukurann 6 inchi, 10 inchi, dan 12 inchi.

4) Penentuan jumlah muatan: pada setiap puli yang digunakan akan di

masukkan buah aren 2 kg, 3 kg dan 4 kg. setiap perlakuan akan

dilakukan sebanyak dua kali pengulangan.

5) Lama waktu perebusan (sterilizer): waktu yang digunakan dalam

perebusan buah aren dengan muatan buah masing-masing yaitu 2 kg, 3

kg, dan 4 kg akan mengalami proses perebusan (sterilizer) selama 60

menit, 120 menit, dan 180 menit, setiap perlakuan akan dilakukan

sebanyak dua kali pengulangan.

6) Penentuan waktu: perlu dikonstankan waktunya agar memudahkan

penentuan hasil analisis pada proses pengupasan buah aren dalam

jumlah bahan dan kecepatan tertentu. Waktu yang digunakan adalah 5

menit.

Table 1 dan 2. Susunan Penelitian Lama Waktu Rebusan dan Kecepatan Putaran

Puli.

Tabel 1 Lama Waktu Rebusan

Muatan Lama WaktuRebusanW1 W2 W3

M1 M1W1 M1W2 M1W3M2 M2W1 M2W2 M2W3M3 M3W1 M3W2 M3W3

Tabel 2. KecepatanPutaranPuli

Muatan Putaran Puli (rpm)R1 R2 R3

M1 M1R1 M1R2 M1R3M2 M2R1 M2R2 M2R3M3 M3R1 M3R2 M3R3

15

Susunan penelitian: ada tiga (3) parameter yang digunakan dalam penelitian ini

yaitu kecepatan putaran puli (R), lama waktu rebusan (W) dan berat bahan (M).

kecepatan putaran puli 6 inchi (R1), kecepatan putaran puli 10 inchi (R2) dan

kecepatan putaran puli 12 inchi (R3). Lama waktu rebusan 60 menit (W1), 120

menit (W2), dan 180 menit (W3). Dan berat bahan yaitu: bahan 2 kg (M1), bahan

3 kg (M2) dan bahan 4 kg (M3).

3.4.2 Pengujian Kinerja Mesin Pengupas Buah Aren

3.4.2.1 Kapasitas Kerja Mesin (KKM)

Sulistiadi (2007) menyebutkan bahwa kapasitas kerja mesin secara actual

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.

KKM = BB/t …………………………………………………………………4)

Dimana :

KKM : Kapasitas Kerja Mesin (kg/jam)

BB : Berat Bahan awal (kg)

LWR : Lama Waktu Rebusan (jam)

T : Waktu pengupasan (jam)

3.4.2.2 Kecepatan Putaran Poros

Pengukuran kecepatan poros dihitung dengan menggunakan rumus

persamaan 2.

3.4.2.3 Persentase

Perhitungan persentase dibutuhkan untuk melihat perbandingan parameter

hasil pengujian. Data hasil pengujian dibandingakan antara satu data dengan data

lainnya dan dipresentasikan kedalam bentuk grafik

16

Persentase hasil pengupasan buah aren, yaitu persentase aren terkupas baik

(PATB), persentase aren terkupas rusak (PATR), persentase aren terkupas

sebagian (PATS), dan persentase aren tidak terkupas (PATT), Donbull (2012)

menyebutkan bahwa persentase dihitung dengan menggunakan persamaan

sebagian berikut:

PATB= ATBberatawal

x 100 % ………………………………………………………5)

PATR= ATRberatawal

x 100% ………………………………………………………6)

PATS= ATSberatawal

x100 % ………………………………………………………7)

PATT= ATTberatawal

x100 % ………………………………………………………8)

Ket:

ATB : Berat buah terkupas baikk (kg)

ATR : Berat buah terkupas rusak (kg)

ARS : Berat buah terkupas sebagian (kg)

ATT : Berat buah tidak terkupas (kg)

Berat awal : Berat bahan yang di gunakan dalam satu kali pengujian (kg)

17

3.5 Bagan Alir Penelitian