GAMBAR TEKNIK PERANCANGAN MESIN PENGGILING LIMBAH UDANG

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Indonesia memiliki sumber daya alam hayati yang melimpah. Melimpahnya alam berupa udang salah satunya, maka diperlukan pengolahan dan pemanfaatan dengan baik dan tepat. Udang  memiliki nilai ekonomis yang kurang penting, apabila belum dimanfaatkan secara tepat. Biasanya udang diolah untuk dijadikan bahan baku tepung udang untuk dijadikan sebagai campuran makanan ternak, hal ini disebabkan kandungan proteinnya yang tinggi. Sehingga sangat baik untuk dijadikan makanan ternak.Yang dimaksud dalam bahasan ini bukan udang secara utuh,melainkan limbah udang yaitu seperti hanya kepala,ekor,kaki saja,yang tidak layak di ekspor.

            Untuk mengolah limbah udang menjadi tepung, limbah udang harus dikeringkan terlebih dahulu sampai kadar air didalam udang berkurang.Limbah Udang yang dikeringkan dengan menggunakan panas matahari atau dengan menggunakan mesin pengering kemudian diolah dengan menggunakan penumbuk lalu disaring dengan ayakan secara konvensional. Proses pembuatan tepung udang secara konvensional diatas tentu kurang mendapatkan hasil yang maksimal, karena akan menghasilkan tepung yang sedikit juga memakan waktu yang lama. Selain itu mesin yang ada dipasaran kebanyakan mesin yang digunakan untuk berbagai macam bahan seperti untuk penggiling kopi tetapi digunakan untuk menepung udang sehingga hasilnya tidak maksimal.

Pembuatan mesin penepung udang merupakan sebagai alternatif bagi petani udang untuk dapat diolah dari udang basah menjadi tepung udang sebagai campuran bahan baku makanan ternak, sehingga dapat meningkatkan kesejahteraan masyarakat.

Alat penggiling limbah udang

            Alat penggilingan limbah udang adalah alat yang digunakan menghancurkan udang yang telah kering, untuk dihaluskan menjadi tepung udang, yang digunakan sebagai bahan dasar campuran makanan tenak, karena kandungan protein pada udang sangat tinggi. Jadi proses penggiling limbah udang yaitu dengan memanfaatkan enargi mekanik yang dihasilkan dari putaran mesin untuk menggerakkan poros, dan putaran tersebut ditransmisikan dengan menggunakan sabuk-V kemudian putaran tersebut digunakan untuk menggerakkan pisau penghancur agar dapat menghaluskan limbah udang yang sudah kering menjadi tepung.

1.2   Perumusan Masalah

Ada berbagai hal yang perlu diperhatikan dalam pembuatan “mesin penggiling limbah udang” antara lain :

1. Bagaimana pembuatan mesin penggiling udang ?
2. Bagaimana memilih pisau yang sesuai pada mesin penggiling udang?
3. Bagaimana memilih daya yang sesuai?
4. Berapa banyak limbah udang yang dapat dihaluskan oleh mesin penggiling udang?

1.3  Batasan Masalah

Batasan masalah yang diajukan untuk lebih memfokuskan masalah yang mungkin akan menjadi pertanyaan pada alat ini. Dengan batasan masalah sebagai berikut :

1.      Jenis udang yang digunakan untuk tepung udang adalah limbah udah yang telah kering.

2.      Kapasitas penggilingan udang yaitu lebih besar dari proses penggilingan yang ada.

1.4  Tujuan

Tujuan dari pembuatan mesin penggiling limbah udang ini adalah :

1. Untuk menghaluskan yang telah kering menjadi tepung udang.
2. Untuk membuat mesin penggiling udang, dengan sistem blender.

1.5  Manfaat

Kotribusi penelitian pada alat ini adalah untuk memberi manfaat pada masyarakat antara lain sebagai berikut :

1.      Sebagai alternatif bagi para petani udang untuk pemanfaatan udang kering menjadi tepung udang.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Alat penggiling ikan

      Alat penggilingan limbah udang adalah alat yang digunakan menghancurkan udang yang telah kering, untuk dihaluskan menjadi tepung udang, yang digunakan sebagai bahan dasar campuran makanan tenak, karena kandungan protein pada udang sangat tinggi. Jadi proses penggiling limbah udang yaitu dengan memanfaatkan enargi mekanik yang dihasilkan dari putaran mesin untuk menggerakkan poros, dan putaran tersebut ditransmisikan dengan menggunakan sabuk-V kemudian putaran tersebut digunakan untuk menggerakkan pisau penghancur agar dapat menghaluskan limbah udang yang sudah kering menjadi tepung.

      Proses penggiling limbah udang bekerja dengan cara udang yang telah kering, dimasukkan kedalam alat penggiling limbah udang. Selanjutnya udang tersebut dihancurkan dengan menggunakan pisau penghancur. Agar proses penggilingan limbah udang ini berjalan dengan baik dan lancar maka harus diperhatikan beberapa hal mengenai ketentuan dan prosedur dalam proses penggilingan udang. Poros yang digunakan dalam mentransmisikan tenaga harus lurus. Pisau yang digunakan untuk menghaluskan ikan harus tajam. Dan jarak (gap) antara pisau dengan silinder harus sesuai supaya dapat menghancurkan udang menjadi tepung udang. Daya dan putaran yang dihasilkan dari mesin harus sesuai dengan perencanaan. Bantalan (bearing) yang digunakan harus dapat berputar dengan baik, agar tidak terjadi kehilangan daya pada saat berputar. Sabuk-V yang digunakan tidak boleh terlalu kencang dan longgar supaya dalam mentransmisikan dapat berjalan baik. Puli yang digunakan harus sesuai dengan perbandingan yang dibutuhkan dan diameter lubang puli sebagai tempat poros harus sama dengan diameter poros yang digunakan.

           

BAB IV

PERANCANGAN SISTEM

Perancangan dimulai dengan menentukan berapa daya yang diperlukan untuk dapat menghancurkan ikan sehingga ikan dapat dihancurkan menjadi halus, setelah itu mendesain alat serta diteruskan dengan cara kerja alat tesebut. Untuk mendapatkan alat desain seperti yang direncanakan  maka perlu membutuhkan perhitungan yang dapat membantu dalam  proses pembuatan alat penggilingan ikan  ini.

            Perhitungan gaya robek limbah udang.

                        Limbah udang dengan berat 1 gram dapat hancur dengan beban 0.5 kg pada jarak 1 meter dengan waktu 0.7 s,

·         v = s / t                                              

v = 1 m / 0.7 s  = 1.429 m/s                           

^·          Ep = m x g x h

                                    Ep =  0.5 kg x 10 m/s x 1m = 5 J

·         P = W / t

P = 5 / 0.7 = 7.14 watt

·         F = P / v

F = 7.14 / 1.429 = 5 N

                        Berdasarkan pengujian yang telah dilakukan didapatkan, bahwa limbah udang  dengan berat 1 gram dapat hancur dengan gaya 5 N.

                Perhitungan gaya potong pisau.

Limbah udang terpotong apabila  N < F

è Satu pisau

N             = m x g

                                                = 0.001 kg x 10 m/s²

                                                =  0.01 N

Jari – jari pisau pemotong 0.08 m

Keliling pisau pemotong                = 2πR

                                                                = 2 x 3,14 x  0,08 = 0,5024 m

                                                               

Putaran pisau                     =  keliling pisau x kecepatan pisau

                                                                = 0,5024m x 1,42m/s

                                                                = 2,83 rps/ gram ikan          

                                                   = 169 rpm/ gram ikan

Sehingga gaya potong pisau per gram udang adalah,

                      F        =            

                      F        =            

                      F       =              0.025 N

4.3       Perhitungan torsi pisau.

τ_pisau =             Fs x R

                                                =             5 N x 0.08m

                                                =             0.4 Nm

τ_poros   =             0.4 x 6.94 gr/s

                                                =             2.78 Nm/gr

4.4       Perhitungan diameter poros

τ          =          3.18  Nm

                                Bahan poros       (JIS G 4501) S50C kekuatan tarik 62 kg/mm²

                                                 σ_B            =             62

                                Sf₁                =             6

                                Sf₂                =             antara 1,3 – 3 diambil 1,5

                                Pb           =             3,62 kW

n             =             1173 rpm

Sehingga diameter poros yang dibutuhkan adalah

Ds           =             (       Kt Cb τ )^1/3          

Tegangan geser yang diizinkan

σ_a                  =                                       

                                                =            

               

                                =             5,16 Kg/mm²

Faktor konsentrasi tegangan

Kt            =             antara 1,5 – 3 diambil 2

Factor beban lentur

Cb           =             antara 1,3 –2, 3 diambil 2

Momen puntir

τ              =             τ_pisau + τ_poros

τ                      =             9,74 x 10⁵

                                                =             9,74 x 10⁵

                                                =             3005,86 kgmm

τ              =             278 + 3005,86

                                                =             3283,86 kgmm

Diameter Poros

Ds           =             (  2 x 2 x 3283,86 )^1/3

                                                =             23,5 mm

                                                =             25 mm ( Disesuaikan dengan yang ada di pasar )

4.5       Kapasitas penggiling limbah udang

                Kapasitas penggiling udang = 33.33 / 2.8 = 11.83 gr/s ( 42.56 kg/jam ),         

                Pada putaran 2000 rpm kapasitas penggiling limbah udang adalah 42.56 kg/jam, untuk kapasitas penggilingan 25 kg/jam putaran yang dibutuhkan yaitu 1178 rpm.

Dalam perencanaan kapasitas penggilingan limbah udang yaitu 25 kg/jam (6.94 gr/s), menggunakan silinder dengan diameter 8 inch (203.2 mm), tebal 5 mm, tinggi 300 mm.

                    Volume silinder       = L.alas x tinggi

                                                                = 216.315 cm² x 30 cm

                                                                = 6489.44 cm³

                                            = 6.489 dm³ (liter)

Berdarkan percobaan yang telah dilakukan, silinder dapat menampung udang sebanyak 1 kilogram udang kering.

Rpm yang dibutuhkan untuk menggiling limbah udang 25 kg/jam (6.94 gr/s)

                                                =             6.94 x 2.83 rps

                                                =             19.6 rps ( 1178 rpm )

4.6          Perhitungan Daya Motor

                Daya motor yang dibutuhkan :

Pb           =             torsi x kecepatan sudut

                                                =             2.78 Nm/gr x 1173 rpm

                                                =             3260 Watt ( 3,2 KW )

4.7       Pemilihan  Puli, V belt, dan Pasak

                                Pb           =             3,62 kW

                                fc            =             1,1

                                Pd           =             3,58 kW

                                n (motor)            =             4000 rpm (putaran max didapat dari spesifikasi motor)

                                Ds (motor)          =             20 mm

                                n (poros)             =             2000 rpm

                                Ds (poros)           =             25 mm 

Untuk daya rencana 3,58 kW dan putaran 2000 rpm digunakan penampang V- belt tipe A 80 dan dengan menggunakan perbandingan puli yaitu 1: 2 Diameter luar puli kecil yaitu 68 mm dan diameter luar puli besar 150 mm. Panjang pasak 37.5 mm, lebar pasak 6.25 mm dan tinggi pasak 5 mm. Perhitungan sebagai berikut :

4.9            Perhitungan Putaran Transmisi

        

Gambar 4.1  Transmisi V-belt

               n₁       = putaran poros penggerak (rpm)

        n₂       = putaran poros yang digerakkan (rpm)

        D₁      = diameter puli penggerak (mm)

        D₂      = diameter puli yang digerakkan (mm)

        C      = jarak antara senter pulley (mm)

Telah diketahui sebuah motor dengan spesifikasi sebagai berikut :

Daya motor (P)           = 3,2 Kw

Putaran (n)                  = 1173 rpm

·         Putaran pulley pada penggiling (n₂₎

n₁/ n₂   = D₂/D₁

n₂      =(68 x 1173)/150

n₂      = 531,76 rpm

4.10        Perhitungan Pasak

   Diketahui :                      

Ds           =             25 mm 

         b (lebar pasak) =             antara 0,25 - 0,35 Ds

                                                        =             0,25 x 25

                                                        =             6,25 mm

         l (panjang pasak)             =             maksimal 1,5 Ds

                                                        =             1,5 x 25

                                                        =             37,5 mm

4.11        Penentuan V-Belt

Gambar 4.2   Menghitung Keliling Belt

        L= 2C + π/2 (D₂+D₁) + (D2-D1)/4C

Dimana :

     L         = keliling V-belt (mm)

     n₁           = putaran poros penggerak (rpm)

     n₂           = putaran poros yang digerakkan (rpm)

     D₁          = diameter puli penggerak (mm)

     D₂          = diameter puli yang digerakkan (mm)

     C         = jarak antara senter pulley (mm)

Menghitung keliling sabuk pada masing-masing pasangan pulley.

·         Keliling sabuk antara pulley keluaran gearbox dengan pulley penggiling1.

            Diketahui :

   C   = 545 mm

         D₁         =  68  mm

         D₂         = 150 mm

L            = 2C + π/2 (D₂+D₁) + (D2-D1)/4C

   = 2 x 545 + 3.14/2 (150 +68 ) + (150-68)/4 x 545

  = 1432.29mm

D                  = Keliling lingkaran/π

                     = 1432.29 /3.14

                     = 465,15 mm

                     =   46,52 cm ≈ 47 cm

    Maka pakai V-belt tipe A47

4.12        Pemilihan bantalan

Bantalan kita pilih berdasarkan diameter poros dan jenis beban. Berdasarkan jenis poros, maka kami menggunakan jenis bantalan gelinding (UCP), pada bantalan ini terjadi gesekan gelinding antara bagian yang berputar dengan yang diam melalui elemen gelinding seperti bola (peluru) rol atau rol jarum, dan rol bulat, dengan banyaknya bantalan jenis UCP sebanyak 2 buah.

4.13        Pemilihan baut dan mur dan jenis ulir.

Jenis ulir pada baut yang digunakan adalah M 6 x 1, dengan panjang 20 mm.

Jenis ulir ada baut yang digunakan adalah M 10 x 2, dengan panjang 40 mm

5.1          Pemilihan bahan dan peralatan yang akan dirangkai.

Pada proses manufaktur ini secara garis besar bisa dibagi menjadi beberapa bagian antara lain:

·         Perancangan mekanik

Adapun perancangan mekanik ini dibagi menjadi beberapa bagian antara lain :

a.       Pembuatan kontruksi/rangka alat.

Perhitungan jumlah material besi yang akan dibuat sebagai kontruksi alat. Dari pemilihan jenis besi, dipilih besi jenis UNP dengan ketebalan 6 mm dengan panjang 1000 mm, kemudian dipotong sesuai dengan yang diperlukan sebagai kerangka alat penggiling ikan. Konstruksi meja dibuat sesuai perhitungan dan desain dengan tinggi 650 mm lebar 500 mm.

Gambar 5.1 penyangga Mesin Penenpung Ikan

·         Langkah – langkah pembuatannya adalah :

1.      Pemotongan besi UNP dan sesuai dengan desain dan kebutuhan.

2.      Pengelasan dan perangkaian antara besi UNP dengan UNP, dalam pengelasannya menggunakan Las SMAW.

b.      Pemilihan motor 4 langkah.

Pemilihan motor 4 langkah yang sesuai dengan alat dengan spesifikasi sebagai berikut:

Merk/Jenis       : Jazz / 4 langkah.

Daya                : Maksimum 5.6 HP.

Rpm                 : Maksimum 4000 rpm.

                      Gambar 5.2 Motor Bensin 4 langkah

c.       Perancangan pisau penghancur

 Pisau penghancur dibuat sesuai dengan dimensi dari alat penggiling limbah udang yang digunakan. Adapun dimensi dari pisau penghancur adalah dipotong panjang masing – masing pisau 290 mm dan lebar 50 mm dan tebal 6 mm, dan sebanyak empat pisau,konstruksi pisau penghancur dapat dilihat pada gambar 5.3.

         Gambar 5.3 Pisau Penghancur

d.      Perancangan Pipa

Pipa yang digunkan dalam membuat alat penggiling limbah udang ini dengan diameter 8 inch dengan ketebalan 7 mm dan panjang 300 mm. Dan didalam pipa tersebut terdapat besi as persegi dengan panjang 300 mm dan dengan tebal 22 x 22 mm, sebanyak 7 buah as persegi. As persegi tersebut dilas pada bagian dalam pipa dengan menggunakan las SMAW.

Gambar 5.4 silinder penggiling limbah udang

e.       Perancangan Poros dan dudukan Pisau Penghancur

Poros yang digunakan yaitu poros dengan panjang 550 mm dan dengan diameter 25 mm. Poros tersebut digunakan sebagai tempat dudukan pisau penghancur pada alat penggiling limbah udang.

Dan dimensi dudukan sebagai tempat pisau penghancur yaitu dengan panjang 300 mm, tebal 6 mm, dan tinggi 50 mm. Sebagai  tempat penyetelan dari pisau penghancur yaitu dengan diameter 10 mm dan sebanyak empat buah untuk masing – masing tiap pisau penghancur.

Gambar 5.5 Poros dan tempat dudukan pisau penghancur

·                     Langkah – langkah pembuatan dudukan pisau :

1.      Pemotongan besi yang digunakan sebagai tempat dudukan pisau dengan panjang 300 mm, tebal 6 mm dan tinggi 50 mm.

2.      Pengefraisan dilakukan pada dudukan pisau dengan diameter 10 mm dan panjang 20 mm, sebanyak empat buah pada tiap – tiap pisau.

3.      Pengelasan dudukan pipa pada poros dengan mengunakan Las SMAW.

f.       Perancangan tutup pipa

Tutup pipa dimeter 8 inch (203,2 mm) dengan lubang ditengah 25 mm sebanyak dua buah dengan tebal plat 4mm. Baut dengan diameter 6mm sebanyak 4 buah pada tiap tutup.

Gambar 5.6 Punutup pipa

·                  Langkah – langkah pembuatan tutup pipa :

1.      Pembuatan mal pada plat yang telah disediakan dengan ukuran diameter 8 inch.

2.      Memotong plat tersebut menggunakan cutting plat dan finishingnya menggunakan gerinda tangan.

2.      Pengeboran dengan diameter 6 mm dilakukan pada kedua penutup pipa, dengan masing – masing penutup pipa sebanyak empat buah., yang berfungsi sebagai lubang masuknya baut.

g.      Pemilihan Puli

Puli dengan diameter 150 mm, dan dengan lubang berdiameter 25 mm, dengan tipe A

Gambar 5.8 Puli tipe A

h.      Pemilihan sabuk V tipe A

Sabuk yang digunakan yaitu sabuk-V tipe A 47, yang digunakan untuk mentransmisikan tenaga dari mesin ke alat penggiling limbah udang.

    Gambar 5.10 Sabuk-V tipe A

i.        Perancangan alat penampung limbah udang

Alat penampung udang yang digunakan sebagai tempat penampungan sementara limbah udang yaitu menggunakan besi dengan tebal 1cm.

     

                     Gambar 5.11 Penampung limbah udang

Gambar 5.12 tempat masuknya limbah-limbah udang

·                     Langkah – langkah pembuatan alat penampung dan masuknya udang :

1.      Pemotongan besi dengan tebal 2 mm yang digunakan sebagai alat masuknya limbah udang yaitu menggunakan Las OAW. Plat tebal 10mm dipotong menggunakan cutting hidrolik.

2.      Pengelasan menggunakan Las SMAW digunakan untuk menyambung besi tersebut

j.        Pemilihan Bantalan

Jenis bantalan yang digunakan sebagai tempat dudukan poros yaitu bantalan jenis UCP dan dengan diameter dalam bearing 25 mm.

Gambar 5.12 Bearing UCP

k.      Gambar Kerja

7.1 KESIMPULAN

Dari hasil perancangan penepung limbah udang dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut antara lain :

1.      Daya yang dibutuhkan oleh mesin penggiling limbah udang 5.6 HP pada 2000 rpm.

2.      Mekanisme yang digunakan yaitu menggunakan sistem blender.

3.      Dari hasil percobaan mesin mempunyai kapasitas rata – rata 1.88 kg/jam mesin masih kurang memenuhi kapasitas yang diinginkan yatu 25 kg/jam.