## DESIGN AND MANUFACTURE OF A FISH PELLET MACHINE WITH A SCREW EXTRUDER METHOD CAPACITY OF BATTER 2.35 TONS/HOUR
N. Nazaruddin 1* , Sulaiman 1
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Riau
* e-mail : nazaruddin@eng.unri.ac.id

## Abstract
The  design  of  this  fish  pellet  production  machine  is  based  on  the  working  principle  of  a  screw  extruder.  The working principle of this screw extruder is used for compaction by pushing the dough in the mold which ultimately results in fish pellets in accordance with the size of the mold hole continuously. Screw extruder is made by cutting the steel plate to form a ring. Then the steel plate is spiral formed by heat treatment and then welded to the screw extruder shaft. A binding pellet machine with screw extruder method has been successfully made with components in the form of hopper, screw extruder, screw cylinder, reducer, motor and mold plate. The screw extruder is capable of delivering the dough material at 2.23 m 3 /hour with a rotation of 35 rpm with a screw diameter of 6 inch. This fish pellet is driven by an electric motor with 1 HP power. This electric motor will drive the reducer, then turn the screw extruder. This fish pellet production machine has produced a fish pellet production capacity of 2,35 ton/hour
Keywords : screw extruder, batter, fish pellet, reducer, axial force

## 1. Pendahuluan
Dengan pesatnya perkembangan budidaya perikanan di Indonesia membuat kebutuhan pakan ikan tersebut menjadi meningkat, sehingga apabila mengandalkan pakan  alami  saja,  tidak  akan  mencukupi  kapasitas ikan tersebut. Untuk itu, banyak petani budidaya ikan banyak  menggunakan  pakan  buatan,  sebagai tambahan  untuk  pakan  ikan.  Pakan  buatan  tersebut biasa dikenal oleh petani budidaya ikan dengan nama “pelet”.  Seiring  dengan  meningkatnya  permintaan pelet di pasar, membuat harga pelet tersebut semakin mahal. Mesin screw extruder produksi pelet ikan ini bisa  mengatasi  hal  tersebut  dan  dapat  dipergunakan oleh pengusaha budidaya perikanan, terutama  untuk kalangan masyarakat menengah ke bawah.
Beberapa  penelitian  yang  telah  dilakukan  di lingkungan  Teknik  Mesin  Universitas  Riau  untuk Teknologi Tepat Guna diantaranya perancangan dan pembuatan evaporator vakum untuk pengurang kadar air  dalam  madu  [1]–[3],  perancangan  dan  pembuat mesin  pencetak  bakso  kapasitas  250  butir[4]–[8], rancang  bangun  mesin  pencincang  pelepah  kelapa sawit[9], pelatihan standar higiene dan sanitasi untuk peningkatan  ukm  pengolahan  ikan  patin[10]  serta kebutuhan  daya  motor[11].  Oleh  sebab  itu  pada makalah  ini  dicoba  dipaparkan  tentang  perancangan dan  pembuatan  mesin  pembuat  pelet  ikan  dengan metode screw extruder dengan motor berdaya 1 HP.
2. Studi Literatur
Pelet adalah bentuk makanan buatan yang terdiri dari beberapa macam bahan yang dicampur dan dijadikan adonan,  kemudian  kita  cetak  sehingga  bentuknya merupakan  batangan  kecil-kecil  seperti  bentuk  obat nyamuk  bakar.  Panjangnya  biasanya  berkisar  antara 1-2 cm. Jadi pelet tidak berupa tepung, tidak berupa butiran dan juga tidak berupa larutan.
Mesin  ekstrusi  atau  biasa  disebut extruder [12] merupakan  alat  yang  cukup  sederhana  namun memiliki keunikan tersendiri. Prinsip dasar kerja alat ini ialah memasukkan bahan-bahan baku  yang akan diolah  kemudian  didorong  keluar  melalui  suatu lubang cetakan ( dies ) dalam bentuk yang diinginkan. Extruder memiliki  banyak  jenis  ukuran,  bentuk  dan metode pengoperasian, yaitu:
1. Extruder yang  dioperasikan  secara  hidraulik dimana  pada extruder ini  piston  berperan  untuk mendorong  adonan  melalui  lubang  pencetak ( dies ) yang terletak pada ujung extruder .
2. Extruder tipe roda, dimana bahan didorong keluar atas hasil kerja dua roda yang saling berputar.
3. Tipe  ulir  ( screw )  dimana  putaran  ulir  akan memompa bahan keluar melalui die.
Alat ekstrusi tipe ulir ( screw ) terdiri dari 2 jenis utama, yaitu:
a. Extruder berulir tunggal ( Single Screw Extruder/ SSE)
b. Extruder dengan ulir ganda ( Twin Screw
Extruder /TSE).
(a) (b)
Gambar 1 . Extruder (a) ulir tunggal, (b) ulir ganda

## 3. Metodogi Perancangan dan Pembuatan
3.1 Perencanaan
Perencanaan yang dilakukan didasarkan pada prinsip kerja dari mesin produksi pelet ikan tersebut. Mesin extruder produksi pelet ikan mempunyai prinsip kerja memanfaatkan  putaran  motor  untuk  menggerakan screw extruder . Kemudian screw extruder melakukan penekanan  (pemadatan)  pada  adonan  yang  telah dibuat  dan  pelet  tersebut  keluar  melalui  lubang cetakan yang terpasang pada output mesin ini sendiri. Screw  extruder dirancang  atau  dibuat  dengan  cara memotong pelat baja membentuk cincin dan dipotong salah  satu  sisinya.  Selanjutnya,  pelat  baja  tersebut dilakukan  perlakuan  panas,  sehingga  baja  yang berbentuk  cincin  tersebut  melengkung  berbentuk spiral.  Selanjutnya  baja  yang  berbentuk  spiral  dilas pada poros yang telah dirancang sebelumnya.
Flow  chart perancangan  dan  pembuatan  mengikuti alur seperti Gambar 2 .

## Mulai
Survei Literatur & Survei Lapangan
Survei Kelayakan (Material, Harga Jual)
A
Desain Mesin Extruder
Pembuatan dan Perakitan Mesin Extruder
Pengujian Mesin Extruder Kapasistas 2,35 ton/jam Selesai Y T A Gambar 2 . Alur Perancangan dan Pembuatan Mesin
Pelet Ikan
Adapun  komponen  yang  cukup  penting  dalam perencanaan  ini  adalah screw  extruder . Gambar  3 adalah diagram alir perancangannya.
Gambar 3 . Flow chart Perancangan Screw Extruder .
Poros utama[13] pada screw extruder ini mengalami gaya dan beban seperti pada Gambar 4 ini.
Gambar 4 . Diagram Benda Bebas Poros Screw Extruder
Diagram momen lentur yang terjadi sepanjang poros screw extruder yang dihasilkan dari gaya-gaya yang
bekerja pada Gambar 4 , dapat dilihat pada Gambar 5 berikut.
Gambar 5 . Diagram Momen Lentur Poros Screw Extruder
Perancangan  diameter  poros  screw  didasarkan  pada tegangan geser yang akan terjadi dan momen bending yang  terjadi  pada  poros  tersebut.  Bahan  poros  yang akan  digunakan  adalah  poros  dengan  bahan  S  45  C dengan kekuatan tarik 58 kg/mm 2 [14].  Momen lentur yang  terjadi  (Mb)  =  1836,7  kg  mm  (Gambar  5). Faktor  koreksi  kejut  dan  lelah  untuk  momen  lentur (Kt)=  2    Faktor  koreksi  kejut  dan  lelah  untuk  torsi (Km)=  2.  Diameter  poros  dihitung  dari  persamaan referensi,  menghasilkan  diameter  poros  30,58 mm,yang  dibulatkan  menjadi  35  mm  menyesuaikan dengan diameter bantalan (bearing)  yang tersedia di pasaran.
3.2 Pembuatan Komponen Mesin Screw Extruder Adapun komponen-komponen yang dibuat adalah a. Rangka Mesin
b. Screw Extruder Housing
c. Screw Extruder
d. Pelat Cetakan Pelet Ikan
e. Bearing Housing
f. Corong pengarah
g. Wadah penampung pelet ikan
Komponen  tersebut  dapat  dilihat  pada Gambar  6 berikut.
(a)                                          (b)
(d)                                   (e)
(f)                                  (g) Gambar 6. Komponen Yang Dibuat Untuk Mesin Screw Extruder

## 3.3 Perakitan
Semua  komponen  yang  telah  selesai  dibuat selanjutnya  digabungkan  menjadi  satu  kesatuan sehingga  menjadi  suatu  alat  yang  dinamakan  mesin screw  extruder produksi  pelet  ikan.  Berikut  ini diberikan  prosedur  perakitan  mesin screw  extruder produksi  pelet  ikan  agar  tidak  terjadinya  kesalahan dalam  perakitannya.  Prosedur  perakitannya  adalah sebagai berikut :
1. Silinder  mesin screw  extruder produksi  pelet ikan dipasang pada kerangka.
2. Screw dimasukkan  kedalam  silinder  melalui bagian depan silinder.
3. Kemudian screw dengan  silindernya  dipasang pada  rangka  dengan  menggunakan  baut  M10 dan dikunci dengan kuat.
4. Bearing  rol  kerucut  ( tapper  bearing )  dipasang pada  poros screw dan  ditutup  menggunakan house bearing dan dikunci dengan kuat.
5. Bearing  radial  dipasang  pada  kedudukannya pada rangka, ujung poros dimasukkan kedalam bearing tersebut.
6. Cetakan pelet ikan dipasang pada bagian depan silinder screw ,  lubang  tengah  cetakan  tersebut dimasukkan pada poros screw dan dikunci kuat dengan baut M10.
7. Corong  pengarah  keluar  pelet  dipasang menggunakan baut M10.
8. Puli  4  inchi  dipasang  pada  poros screw dan dikunci  dengan  baut  M8  dan  dikunci  dengan torsi yang sesuai.
9. Reducer dipasang  pada  rangka,  pada  poros reducer dipasang puli 2 inchi.
10. Motor dipasang pada rangka.
11. Poros  motor  dan  poros  input reducer dipasang coupling .
12. Sabuk  V  dipasang  pada  puli,  dan  diatur ketegangan  sabuk  tersebut  dengan  menggeser reducer dan motor kebelakang.
13. Setelah  posisi  sabuk  dalam  keadaan  tegang maka reducer
dikunci dengan kuat menggunakan baut M10 pada rangka.
14. Coupling pada  motor  di- setting terhadap reducer agar  posisi  dalam  keadaan center atau lurus sehingga tidak terjadi miss-alignment. 15. Mesin siap dioperasikan

## 4. Hasil dan Pembahasan
Telah dilakukan desain dan dibuat sedemikian rupa sehingga mengasilkan bentuk mesin pelet tipe screw extruder seperti Gambar 7.
Gambar 7 . Mesin Pelet Ikat Tipe Screw Extruder
Keterangan gambar:
1.   Kerangka 2.   Silinder screw 3    Pelat cetakan 4.   Corong 5. Hopper 6. Bearing aksial 7.   Sabuk 8. Reducer 9.   Kopling 10. Motor 11. Bearing radial
12.  Puli 2 inchi
13. Screw extruder
Pada pengujian alat pencetak pelet ikan ini dilakukan sebanyak  3  kali  dengan  massa  adonan  yang  sama seperti pada Tabel 1 berikut :
Tabel 1. Pengujian Mesin Pelet Tipe Screw Extruder
Bentuk  butiran  pelet  sebelum  dan  sesudah  dapat dilihat pada Gambar 8 .
(a)
(b) Gambar 8 . Pelet (a) sebelum, (b) sesudah dicetak
Setelah  dilakukan  pengujian,  mesin screw  extruder produksi pelet ikan dapat memproduksi 2,35 m 3 /jam adonan pelet. Dimana dalam proses pembuatan pelet tersebut  bahan  adonan  didorong  oleh screw ke  arah ujung  silinder  dan  menekan  plat  berlubang  sebagai pembentuk pelet.
Pada  proses  pembentukan  pelet  terdapat  pelet  yang rusak ini disebabkan kadar air yang terkandung pada adonan.  Dari  pengujian  dilakukan  kadar  air  sangat berpengaruh pada saat pembentukan pelet. Jika kadar air tinggi maka pelet yang dihasilkan tidak sempurna pada  saat  keluar  dari  cetakan  karena  pelet  tersebut terlalu  basah  sehingga  pelet  yang  satu  dengan  yang lain  saling  bergabung  atau  lengket.  Adonan  yang kadar airnya terlalu tinggi akan menempel pada screw sehingga  hasil  pelet  yang  dihasilkan  sedikit.  Jika kadar air terlalu rendah maka batang  poros  tidak  mampu  untuk  memutar screw , karena kepadatan bahan yang masuk lama kelamaan semakin  padat  dan  keras  sehingga  membuat  poros berhenti berputar.

## 5. Kesimpulan
Adapun  kesimpulan  yang  dapat  diambil  dari hasil  perancangan  dan  pembuatan  mesin  pelet ikan ini adalah :
a. Telah berhasil dibuat sebuah mesin pelet ikat dengan  metode screw  extruder dengan komponen-kompone  berupa hopper,  screw extruder , silinder screw, reducer , motor dan pelat cetakan.
b. Screw extruder mampu mengantarkan bahan adonan sebesar 2,23 m 3 /jam dengan putaran 35 rpm dengan diameter screw 6 inch.
c. Diameter  poros screw sebesar  35  mm berbahan S45C dengan beban aksial 885 N berupa  gaya  tekan  adonan  dan  gaya  dari tegangan sabuk 323 N.
d. Berdasarkan  hasil  dari  pengujian  yang dilakukan  pada  mesin screw  extruder produksi  pelet  ikan  ini  kapasitas  produksi pelet ikan 27 kg/jam.
e. Pada  mesin  pelet  ikan  ini  ukuran  lubang cetakan  bisa  diganti  sesuai  dengan  ukuran pelet yang diinginkan.

## Daftar Pustaka
[1] N. Nazaruddin, H. Hapsoh, and A. Afrian, “Perancangan Vacuum Evaporator Penurun Kadar Air Dalam Madu Kapasitas 50 Liter,” 2015.
[2] A. I. Darmawan and N. Nazaruddin, “Kaji Pembuatan Sistem Kontrol Mesin Vacuum Evaporator Penurun Kadar Air Madu Kapasitas 50 Liter,” J. Online Mhs. Fak. Tek. Univ. Riau , vol. 2, no. 2, pp. 1–6.
[3] A. Afrian and N. Nazaruddin, “Perancangan
Ulang Vacuum Evaporator untuk Pengering
Madu Kapasitas 50 Liter,” J. Online Mhs. Fak. Tek. Univ. Riau , vol. 2, no. 2, pp. 1–6.
[4] Mikha Febrian; Herisiswanto Herisiswanto;
Nazaruddin Nazaruddin;, “Pengembangan
Mesin Bakso Dengan Metode Dfma (Design
For Manufacturing And Assembly),” J. Online Mhs. Fak. Tek. Univ. Riau , vol. 6, 2019.
[5] J. Nazaruddin,Nazaruddin;Dedi Rosa Putra, Cupu;Aristo, “Perancangan Dan Pembuatan
Komponen Mesin Pembuat Bakso Menggunakan Screw Conveyor Dengan Pemotongan Bakso Secara Mekanik,” J. Online Mhs. Fak. Tek. Univ. Riau , vol. 6, 2019.
[6] Y. Nazaruddin,Nazaruddin;Dedi Rosa Putra, Cupu;Yefrizal, “Perancangan Sistem
Transmisi Mesin Pencetak Bakso Kapasitas
250 Butir/Menit,” J. Online Mhs. Fak. Tek.
Univ. Riau , vol. 6, 2019.
[7] J. Nazaruddin,Nazaruddin;Jefriadi, “Rancang Bangun Rangka Pencetak Bakso
Dengan Kapasitas 250 Butir/Menit,” J. Online Mhs. Fak. Tek. Univ. Riau , vol. 6, 2019.
[8] L. Nazaruddin,Nazaruddin;Romy,Romy;Pangar ibuan, “Perancangan Wadah Perebusan
Bakso Ikan Dengan Daya 1000 W,” J. Online Mhs. Fak. Tek. Univ. Riau , vol. 5,
2019.
[9] S. T. Nazaruddin, “Rancang Bangun Mesin Pencincang Pelepah Kelapa Sawit.” Fakultas Teknik Universitas Riau, 2008.
[10] R. Elvyra, D. I. Roslim, and N. Nazaruddin, “PELATIHAN STANDAR HIGIENE DAN SANITASI UNTUK PENINGKATAN
PEMBERDAYAAN UKM OLAHAN IKAN PATIN,” J. Pengabdi. UntukMu NegeRI , vol. 2, no. 2, pp. 49–54, 2018.
[11] G. Heryana, B. D. Aprianto, D. I. Malik, and A. P. Prakoso, “ANALISA KEBUTUHAN DAYA MOTOR HIDROLIK PADA CAPSTAN BERKAPASITAS 3 TON,” J. Ilm. Trendtech , vol. 3, no. 1, pp. 30–37, 2018.
[12] N. Frame and J. M. Harper, The technology of extrusion cooking . Springer, 1994.
[13] G. Niemann, “Machine elements design and calculation in mechanical engineering. vol. 1, fundamentals, connections, bearings, shafts and accessories.”
[14] Sularso, Dasar perencanaan dan pemilihan elemen mesin . Association for International Technical Promotion, 1978.