tinjauan pustaka - Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA
Singkong
Singkong yang biasa disebut ubi kayu, atau ketela pohon berasal dari
negara Brazil. Tanaman ini sudah dibudidayakan di Indonesia pada abad ke-16,
namun baru menyebar di Indonesia pada abad ke-19 tahun 1952.
Biologi Tanaman
Singkong (Manihot utilisima Pohl) digolongkan ke dalam keluarga
Euphorbiaceae. Batangnya tegak setinggi 1,5-4 m. Bentuk batang bulat dengan
diameter 2,5-4 cm, berkayu dan bergabus. Batang berwarna kecoklatan dan
bercabang ganda tiga. Daun singkong merupakan daun majemuk menjari dengan
anak daun berbentuk elips yang berujung runcing. Akar tanaman masuk ke dalam
tanah sekitar 0,5-0,6 m. Akar ini digunakan untuk menyimpan bahan makanan
(karbohidrat), akar inilah yang disebut sebagai umbi singkong.
Klasifikasi tanaman singkong adalah sebagai berikut:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Sub Divisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Manihot
Spesies
: Manihot utilissima Pohl.; Manihot esculenta Crantz sin.
5
Universitas Sumatera Utara
6
Syarat Tumbuh
Tanaman singkong sangat mudah untuk tumbuh dan beradaptasi dengan
berbagai kondisi lingkungan, tetapi untuk tumbuh dan berproduksi
secara
optimum harus diperhatikan hal-hal berikut:
1. Tempat mendapat sinar matahari setiap hari.
2. Tanaman tumbuh baik dengan ketinggian 0-800 m dpl.
3. Drainase harus baik, air yang tergenang akan membuat umbi membusuk.
4. Tanah tidak terlalu padat atau keras.
5. Curah hujan 760-2500 mm/thn.
(Danarti, 1999).
Pascapanen
Singkong yang sudah dipanen akan rusak dalam waktu 2-3 hari bila tidak
mendapatkan penanganan lebih lanjut. Penyimpanan yang aman dapat dilakukan
dalam bentuk kering atau olahan. Penyimpanan dalam bentuk basah memang
baik, tetapi terbatas jumlah dan waktunya dengan menyimpan umbi di dalam
tanah. Penyimpanan dalam bentuk kering dapat dilakukan dengan berbagi cara
yaitu dengan membentuk olahan seperti tepung tapioka, gaplek, dan keripik
(Danarti, 1999).
Perancangan adalah suatu kreasi untuk mendapatkan suatu hasil akhir
dengan mengambil suatu tindakan jelas, atau suatu kreasi atas sesuatu yang
mempunyai kenyataan fisik. Perencanaan mesin mencakup semua perencanaan
mesin, berarti perencanaan dari sistem dengan segala yang berkaitan dengan sifat
mesin, elemen mesin, struktur dan instrumen serta ilmu-ilmu dasar dalam
perencanaan elemen mesin (Stolk dan Kros,1986).
Universitas Sumatera Utara
7
Bahan mentah sering berukuran lebih besar daripada kebutuhan, sehingga
ukuran bahan ini harus diperkecil. Operasi pengecilan ukuran ini dapat dibagi dua
kategori utama, tergantung kepada apakah bahan tersebut bahan cair atau bahan
padat. Apabila bahan padat, operasi pengecilan disebut penghancuran dan
pemotongan, dan apabila bahan cair disebut emulsifikasi atau atomisasi.
Penghancuran dan pemotongan mengurangi ukuran bahan padat dengan
kerja mekanis, yaitu membaginya menjadi partikel-partikel lebih kecil.
Penggunaan proses penghancuran yang paling luas di dalam industri pangan
barangkali adalah dalam penggilingan butir-butir gandum menjadi tepung, akan
tetapi penghancuran ini dipergunakan juga untuk berbagai tujuan, seperti
penggilingan jagung untuk menghasilkan tepung jagung, penggilingan gula dan
penggilingan bahan pangan kering seperti sayuran. Pemotongan dipergunakan
untuk memecahkan potongan besar bahan pangan menjadi potongan-potongan
kecil yang sesuai untuk pengolahan lebih lanjut, seperti dalam penyiapan daging
olahan (Earle, 1969).
Tujuan penggunaan alat mesin pertanian dengan sumber tenaga mekanis
(mekanisasi pertanian)
Setiap perubahan usaha tani melalui mekanisasi didasari tujuan tertentu
yang membuat perubahan tersebut bisa dimengerti, logis, dan dapat diterima.
Diharapkan
perubahan
suatu
sistem
akan
menghasilkan
sesuatu
yang
menguntungkan dan sesuai dengan tujuan yang telah ditetapkan. Secara umum,
tujuan mekanisasi pertanian adalah :
a. mengurangi kejerihan kerja dan meningkatkan efisiensi tenaga manusia
b. mengurangi kerusakan produksi pertanian
c. menurunkan ongkos produksi
Universitas Sumatera Utara
8
d. menjamin kenaikan kualitas dan kuantitas produksi
e. meningkatkan taraf hidup petani
f. memungkinkan pertumbuhan ekonomi subsisten (tipe pertanian kebutuhan
keluarga) menjadi tipe pertanian komersil (comercial farming)
Tujuan tersebut di atas dapat dicapai apabila penggunaan dan pemilihan alat
mesin pertanian tepat dan benar, tetapi apabila pemilihan dan penggunaannya
tidak tepat hal sebaliknya yang akan terjadi (Rizaldi, 2006).
Ilmu
mekanisasi
pertanian
di
Indonesia
telah
dipraktekkan
atau
dilaksanakan untuk mendukung berbagai usaha pembangunan pertanian terutama
di bidang usaha swasembada pangan. Dengan mempertimbangkan aspek
kepadatan penduduk, nilai sosial ekonomi, dan teknis, maka pengembangan
mekanisasi pertanian di Indonesia dilaksanakan melalui sistem pengembangan
selektif. Sistem mekanisasi pertanian selektif adalah usaha memperkenalkan,
mengembangkan, dan membina pemakaian jenis atau kelompok jenis alat dan
mesin pertanian yang serasi atau yang sesuai dengan keadaan wilayah setempat.
Oleh karena itu, ditinjau dari segi tingkat teknologinya, mekanisasi pertanian
dibedakan atas: mekanisasi pertanian sederhana, mekanisasi pertanian madya, dan
mekanisasi pertanian mutakhir. Wilayah pengembangan mekanisasi pertanian
dibagi atas: wilayah tipe I-A atau wilayah lancar, wilayah tipe I-B atau wilayah
siap, wilayah tipe II atau wilayah setengah siap atau secara ekonomi kurang
menguntungkan, dan wilayah tipe III atau wilayah mekanisasi pertanian terbatas
(Hardjosentono, dkk., 2000).
Ilmu mekanisasi Pertanian adalah bagian dari industri pertanian hari ini
yang penting karena produksi yang efisien dan pengolahan bahan-bahan
Universitas Sumatera Utara
9
tergantung pada mekanisasi. Oleh karena itu, mayoritas pekerja bekerja pada
bidang keduanya baik di lahan maupun di pemasaran hasil-hasil pertanian yang
membutuhkan
keahlian-keahlian
yang
memungkinkan
mereka
untuk
mengoperasikan, mempertahankan, dan memperbaiki mesin dan peralatan
(Shin and Curtis, 1978).
Elemen Mesin
Motor listrik
Mesin-mesin yang dinamakan motor listrik dirancang untuk mengubah
energi listrik menjadi energi mekanis, untuk menggerakkan berbagai peralatan,
mesin-mesin dalam industri, pengangkutan dan lain-lain. Setiap mesin sesudah
dirakit, porosnya menonjol melalui ujung penutup (lubang pelindung) pada
sekurang-kurangnya satu sisi supaya dapat dilengkapi dengan sebuah pulley atau
sebuah generator ke suatu mesin yang digerakkan (Daryanto, 2002).
Motor listrik sering digunakan sebagai tenaga penggerak dibandingkan
dengan jenis tenaga-tenaga yang lain karena :
1. Dapat disesuaikan : motor dapat digunakan di hampir setiap lokasi
termasuk di dalam air.
2. Otomatis : motor dengan mudah dikontrol dengan alat otomatis.
3. Rapi : sebuah unit kecil memperkembangkan sejumlah kekuatan besar
secara bersama-sama.
4. Dapat dipercaya : motor listrik secara khusus untuk pekerjaan jarang
mengalami gangguan.
5. Ekonomis
6. Efisien : motor listrik memiliki efisiensi hingga 95 %.
Universitas Sumatera Utara
10
7. Perawatan mudah : jika melindungi dari debu dan kotoran, motor hanya
membutuhkan sedikit perawatan.
8. Tenang : motor secara umum lebih tenang dari pada mesin yang di
jalankan.
9. Aman : apabila dipasang dengan tepat, dipelihara, dan digunakan, motor
sangat aman untuk dioperasikan.
10. Mudah dioperasikan : tidak membutuhkan banyak pelatihan untuk
mengoperasikan motor
(Cooper, 1992).
Motor satu fase dengan kekuatan 1 HP banyak digunakan di industriindustri rumah tangga, pabrik, bengkel, maupun perusahaan-perusahaan. Disebut
motor satu fase karena untuk menghasilkan tenaga mekanik, pada motor tersebut
dimasukkan tegangan satu fase. Untuk membentuk dua buah arus listrik yang
berbeda fase digunakan sistem penggeser fase sehingga dari satu fase listrik yang
dimasukkan akan membentuk listrik dua fase di dalam motor listrik. Umumnya
hal ini dapat dilaksanakan dengan memasang sebuah rangkaian kumparan
induktor maupun kapasitor secara seri pada kumparan bantu (Sumanto, 1993).
Poros
Poros merupakan salah satu alat yang terpenting dari setiap mesin. Hampir
semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peran utama
transmisi seperti itu dipegang oleh poros (Sularso dan Suga, 1997).
Universitas Sumatera Utara
11
Poros dapat dibedakan kepada 2 macam, yaitu :
1. Poros dukung ; poros yang khusus diperuntukkan mendukung elemen
mesin yang berputar.
2. Poros transmisi/poros perpindahan ; poros yang terutama dipergunakan
untuk memindahkan momen puntir.
Poros transmisi berfungsi untuk memindahkan tenaga mekanik salah satu
elemen mesin ke elemen mesin yang lain. Sedangkan poros dukung dapat dibagi
menjadi poros tetap atau poros terhenti dan poros berputar. Pada umumnya poros
dukung itu pada kedua atau salah satu ujungnya ditimpa atau sering ditahan
terhadap putaran. Poros dukung pada umumnya dibuat dari baja bukan paduan
(Stolk dan Kros, 1986).
Bantalan
Bantalan adalah elemen mesin yang berfungsi sebagai penumpu poros
yang berbeban dan berputar. Dengan adanya bantalan, maka putaran dan gerakan
bolak-balik suatu poros berlangsung secara halus, aman dan tahan lama.
Bantalan terdiri dari dua jenis, antara lain :
a. Bantalan luncur, dimana yang terjadi adalah gesekan luncur.
b. Bantalan gelinding, merupakan tumpuan poros dengan elemen yang
menggelinding diantara dua buah cincin.
Bantalan gelinding radial yang banyak digunakan adalah bantalan peluru. Sebuah
bantalan peluru terdiri dari dua buah cincin jalan (cincin dalam dan cincin luar)
dan diantaranya terdapat peluru dengan sangkar (Stolk dan Kros, 1986).
Universitas Sumatera Utara
12
Bantalan dalam peralatan usaha tani diperlukan untuk menahan berbagai
suku pemindah daya tetap ditempatnya. Bantalan yang tepat untuk digunakan
ditentukan oleh besarnya keausan, kecepatan putar poros, beban yang harus
didukung, dan besarnya daya dorong akhir (Smith dan Wilkes, 1990).
Puli (Pulley)
Syarat yang harus dipenuhi untuk bahan sabuk adalah kekuatan dan
kelembutan yang berguna untuk bertahan terhadap kelengkungan yang berulang
kali disekeliling pulley. Selanjutnya yang penting ialah koefisien gesek antara
sabuk dan pulley, massa setiap satuan panjang dan ketahanan terhadap pengaruh
luar seperti uap lembab, kalor, debu, dan sebagainya (Stolk dan Kros, 1986).
Adapun faktor yang menentukan kemampuan sabuk untuk menyalurkan
tenaga tergantung dari :
1. Regangan sabuk pada pulley.
2. Gesekan antara sabuk dan pulley.
3. Lengkung persinggungan antara sabuk dan pulley.
4. Kecepatan sabuk.
(Pratomo dan Irwanto, 1983).
Menurut Daryanto (1986), ada beberapa jenis tipe pulley yang digunakan
untuk sabuk penggerak yaitu :
1. Puli mendatar
Puli ini kebanyakan dibuat dari besi tuang dan juga dari baja dalam bentuk
yang bervariasi.
Universitas Sumatera Utara
13
2. Puli mahkota
Puli ini lebih efektif dari puli datar karena sabuknya sedikit menyudut
sehingga untuk slip relatif sukar, dan derajat ketirusannya bermacammacam menurut kegunaannya.
3. Tipe lain
Puli ini harus mempunyai kisar celah yang sama dengan kisar urat pada
sabuk penggeraknya.
Untuk menghitung kecepatan atau ukuran roda transmisi, putaran
transmisi penggerak dikalikan diameternya adalah sama dengan putaran roda
transmisi yang digerakkan dikalikan dengan diameternya.
SD (penggerak) = SD (yang digerakkan)..................................................(1)
Dimana S adalah kecepatan putar pulley (rpm) dan D adalah diameter pulley (mm)
(Smith dan Wilkes, 1990).
Sabuk-V
Sabuk-V mempunyai penampang trapesium yang terbuat dari karet,
tenunan atau semacamnya digunakan sebagai inti sabuk untuk membawa tarikan
yang besar. Sabuk-V dibelitkan di sekeliling alur puli yang berbentuk V. Selain
koefisien gesek dan kekuatannya, harganya yang relatif murah membuat sabuk-V
lebih sering dipakai (Sularso dan Suga, 2004).
Adapun kelebihan sabuk-V adalah sebagai berikut:
-
Rasio kecepatan yang tepat tidak pernah dipertahankan
-
Slip yang terjadi tidak lebih dari 1-2 %
-
Efisiensi penyaluran daya (dengan mengabaikan kehilangan daya pada
bantalan shaft) berkisar 97-99 %
Universitas Sumatera Utara
14
-
Mampu meredam beban mendadak
-
Dapat dioperasikan pada kecepatan linear lebih dari 5000 r.p.m
Sedangkan kelemahan dari sabuk-V adalah sebagai berikut:
-
Tidak dapat digunakan pada jarak yang panjang
-
Tidak cocok untuk beban yang berat pada kecepatan rendah
(Daywin dkk, 2008).
Adapun faktor yang menentukan kemampuan sabuk untuk menyalurkan
tenaga tergantung dari :
1. Regangan sabuk pada pulley.
2. Gesekan antara sabuk dan pulley.
3. Lengkung persinggungan antara sabuk dan pulley.
4. Kecepatan sabuk.
(Pratomo dan Irwanto, 1983).
Mata Pisau
Mata pisau berfungsi untuk mencacah bahan menjadi potongan-potongan
kecil. Pengirisan yang baik harus menggunakan mata pisau yang tajam. Hal ini
dapat mempercepat pemotongan bahan dan membutuhkan tenaga yang lebih kecil.
Disain rangkaian mata pisau pengiris memungkinkan mesin pengiris
mampu mengolah jenis bahan yang lunak maupun bahan yang keras. Pada mesin
konvensional, yang memiliki rangkaian paralel, biasanya kerap macet jika bahan
dimasukkan sekaligus. Rangkaian mata pisau terbuat dari baja tahan aus yang
kokoh. Disain rangkaian pisau sengaja dibuat berjejer secara spiral, tidak paralel,
agar cakupan gerakannya lebih luas dan daya potongnya lebih kuat
(Pratomo dan dan Irwanto, 1983).
Universitas Sumatera Utara
15
Mekanisme Pembuatan Alat
Dalam pekerjaan bengkel alat dan mesin, benda kerja yang akan dijadikan
dalam bentuk tertentu sehingga menjadi barang siap pakai dalam kehidupan
sehari-hari, maka dilakukan proses pengerjaan dengan mesin–mesin perkakas,
antara lain mesin bubut, mesin bor, mesin gergaji, mesin frais, mesin skrap, mesin
asah, mesin gerinda, dan mesin yang lainnya (Daryanto, 1984).
Kekuatan, keawetan, dan pelayanan yang diberikan peralatan usaha tani
bergantung terutama pada macam dan kualitas bahan yang digunakan untuk
pembuatannya.
Dalam
pembuatannya
terdapat
kecenderungan
konstruksi
peralatan untuk meniadakan sebanyak mungkin baja tuangan dan mengganti
dengan baja tekan atau baja cetak. Bilamana hal ini dilakukan dapat menekan
biaya membuat mesin dalam jumlah besar. Keberhasilan atau kegagalan alat
sering sekali tergantung pada bahan yang dipakai untuk pembuatannya. Bahan
yang digunakan untuk pembuatan peralatan usaha tani dapat diklasifikasikan
dalam logam dan non logam (Smith dan Wilkes, 1990).
Pemotongan produk hasil pertanian, dilakukan dengan alat atau mesin
pemotong dengan mengunakan mata pisau pada landasan. Ukuran produk
pemotongan dapat diseragamkan dengan mengatur kecepatan laju pemotongan
atau menempatkan pembatas pada landasan pemotong atau pada dudukan
pisaunya. Untuk mencegah kerusakan struktur bahan yang dipotong baik dengan
menggunakan mesin atau manual, arah gerakan pemotongan
biasanya
membentuk sudut dengan arah poros bahan yang dipotong. Terutama pada
pemotongan bahan yang lunak (Wiraatmadja, 1995).
Universitas Sumatera Utara
16
Uji-t bertujuan untuk menilai apakah mean dan keragaman dari dua
kelompok berbeda secara statistik satu sama lain. Analisis ini digunakan apabila
kita membandingkan mean dan keragaman dari dua kelompok data, dan cocok
sebagai analisis dua kelompok rancangan percobaan acak. One sample t-test
merupakan teknik analisis untuk membandingkan satu variabel bebas. Teknik ini
digunakan untuk menguji apakah nilai tertentu berbeda secara signifikan atau
tidak dengan rata-rata sebuah sampel (Alhusin, 2001).
Mesin pengiris dengan satu mata pisau menghasilkan irisan yang tipis
dengan dua permukaan irisan. Jumlah pisau pada mesin pengiris ini dapat hanya
satu atau lebih, tergantung padan konstruksinya. Dalam pengoperasiannya, pisau
dapat diam atau bergerak. Arah gerak pisau dapat vertikal naik turun, vertikal
melingkar, atau horizontal melingkar. Bentuk pisau dapat lurus, lengkung, atau
silinder. Pengirisan dilakukan untuk mendapatkan irisan yang tipis dan seragam
sehingga diperlukan pisau pengiris yang tipis dan tajam. Pada pengirisan produk
yang diperoleh diharapkan mempunyai struktur dan bentuk yang baik
serta
seragam. Untuk itu pada pelaksanaannya gerakan dan bentuk pisau pengiris harus
benar-benar diperhatikan (Wiraatmadja, 1995).
Universitas Sumatera Utara